KR101319257B1 - 다기능 무정전 전원공급 시스템 - Google Patents

다기능 무정전 전원공급 시스템 Download PDF

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KR101319257B1 KR1020130053370A KR20130053370A KR101319257B1 KR 101319257 B1 KR101319257 B1 KR 101319257B1 KR 1020130053370 A KR1020130053370 A KR 1020130053370A KR 20130053370 A KR20130053370 A KR 20130053370A KR 101319257 B1 KR101319257 B1 KR 101319257B1
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윤준식
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Abstract

본 발명은 다기능 무정전 전원공급 시스템에 관한 것이다.　 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템은 배터리; 전원소스와 부하 사이에 연결되며, 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 충방전부; 상기 부하에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정하는 전력 계량부; 및 정전 신호가 감지되거나 상기 부하 전력이 상한값 이상일 경우, 상기 배터리를 방전하고, 미리 설정된 충전 시간대 또는 상기 부하 전력이 하한값 이하일 경우, 상기 배터리를 충전하되, 상기 부하 전력 및 상기 배터리의 충방전에 따른 누적 전력을 파악하여 특정 기간 동안의 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 상기 배터리를 방전하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

다기능 무정전 전원공급 시스템{Multi-functional Uninterruptible Power Supply System}
본 발명은 다기능 무정전 전원공급 시스템에 관한 것으로, 특히 충전 및 방전 가능한 배터리를 포함하는 다기능 무정전 전원공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 UPS로 널리 알려져 있는 무정전 전원공급 장치는 일반적으로 상용 공급전원과 중단 없이 전원공급을 요구하는 전기적 부하 사이의 완충장비(Buffer)로 사용된다.
만일 공급되는 라인전압이 변하거나 중단되는 경우, 무정전 전원공급 장치는 전원 중단기간 동안의 부하장비의 작동상태를 유지시키거나, 피해 없이 부하를 폐쇄(Shut-Down)할 수 있도록 소정의 시간동안 부하에 백업전원을 공급한다.
무정전 전원공급 장치는 보통 정류기(Rectifier), 인버터(Inverter) 그리고 배터리 충전기(Battery Charger)로 구성되어 있다. 무정전 전원공급 장치는 상용 교류(AC) 전원을 직류(DC)로 변환시켜 배터리를 충전한다.
필요시 무정전 전원공급 장치는 적절한 회로를 사용 하는 DC/AC 인버터를 통해 내장된 배터리의 DC 전압을 AC 전압으로 변환시켜 컴퓨터 또는 전자장비 등의 부하에 제공할 수 있다. 무정전 전원공급 장치는 이런 구조를 통해 부하 장비를 전원의 서지(surge) 또는 전압 저하(brownout) 현상을 방지하고, 일시적인 정전 기간 동안 부하에 전원을 공급한다.
전술된 바와 같은 구조 및 기능을 갖는 무정전 전원공급 장치에 관한 기술이 한국 공개특허공보 제10-2006-0125282호의 고효율 무정전 인버터장치에 개시되어 있다.
오늘날 이러한 무정전 전원공급 장치는 필수 장비로 인식되고 있으나, 종래의 무정전 전원공급 장치는 비상 전원으로서의 한정된 기능을 제공하고 있다. 전기 요금이 지속적으로 상승되는 추세에서 에너지 효율이 중시되고 있기 때문에 무정전 전원공급 장치의 충방전 시스템을 활용하여 그 활용도를 높이는 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 비상 전원으로서의 한정된 기능 뿐만 아니라 전력요금이 저렴한 심야 시간 동안에는 배터리 역할을 하고 전력요금이 비싼 낮시간 동안에는 충전된 전력을 방전토록 함으로써 배터리 역할도 겸하도록 하여 활용도를 높인 다기능 무정전 전원공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 다기능 무정전 전원공급 시스템은 배터리; 전원소스와 부하 사이에 연결되며, 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 충방전부; 상기 부하에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정하는 전력 계량부; 및 정전 신호가 감지되거나 상기 부하 전력이 상한값 이상일 경우, 상기 배터리를 방전하고, 미리 설정된 충전 시간대 또는 상기 부하 전력이 하한값 이하일 경우, 상기 배터리를 충전하되, 상기 부하 전력 및 상기 배터리의 충방전에 따른 누적 전력을 파악하여 특정 기간 동안의 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 상기 배터리를 방전하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 누적 전력의 기준치는 전력회사와의 계약전력일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전용량이 필수 용량 이상일 경우에만 상기 배터리를 방전시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 충방전부는, 상기 배터리와 병렬로 연결된 AC/DC 변환부와 DC/AC 변환부를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 충방전부 및 상기 부하의 적어도 일부 사이에 구비되는 스위칭부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리의 방전시, 상기 스위칭부를 온(ON) 시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리의 충방전 기능을 활용해 미리 설정된 최적의 충전 시간대(예를 들어, 심야 전력 할인 시간대)에 배터리를 충전하고, 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 배터리를 방전해 부하에 제공함으로써, 전기요금 누진제에 능동적인 대처가 가능하고, 결과적으로 전기 사용요금이 절감된다.
또한, 정전시 비상전원을 제공하는 고유의 기능을 수행함은 물론, 일상적인 부하의 전력 요구에도 배터리에 충전된 전력을 제공함으로써, 그 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 부하전력과 시간대에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 다기능 무정전 전원공급 시스템의 제어 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 배터리(10), 충방전부(20), 전력 계량부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
전원소스(SS)는 상용 전원으로서, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 물론 부하(LD)에 바이패스로 연결되어 전원이 공급될 수 있다. 부가적으로, 전원소스(SS)는 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등의 전원 공급장치를 포함할 수 있으며, 이 경우 다기능 무정전 전원공급 시스템(100) 내의 각 구성회로를 동작시킬 수 있는 제어전원을 안정되게 공급시킬 수 있다.
부하(LD)는 전원이 공급되고 소모되는 전기기기로서, 전원 공급의 우선순위에 따라 중요장치(LD1), 비상장치(LD2), 일상장치(LD3)로 구분될 수 있다. 예컨대, 중요장치(LD1)는 상시 가동되는 전산실 서버를 포함할 수 있고, 비상장치(LD2)는 건물내 소화설비, 피난설비 및 경보설비 등을 포함할 수 있으며, 일상장치(LD3)는 업무용 PC, 프린터, 전등 및 냉난방기 등을 포함할 수 있다.
배터리(10)는 공급되는 전기에너지를 저장하거나 저장된 전기에너지를 방전시키는 구성으로서, 축전지 또는 2차 전지로 구성된다. 배터리(10)는 복수개일 수 있고, 납 축전지, 알칼리 축전지 및 MF 축전지 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.
충방전부(20)는 전원소스(SS)와 부하(LD) 사이에 연결되며, 후술되는 제어부(40)의 제어에 따라 상기 배터리(10)를 충전 또는 방전시킨다.
구체적으로, 충방전부(20)는 배터리(10)와 병렬로 연결된 AC/DC 변환부(21)와 DC/AC 변환부(23)를 포함할 수 있다.
AC/DC 변환부(21)는 전원소스(SS)로부터 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 배터리(10)에 공급해주는 역할을 하며, 출력단에 변압기 및 필터를 포함할 수 있다.
AC/DC 변환부(21)는 위상제어나 정류반도체(Diode)로 정류(Converter)시킬 수 있다. 또한, AC/DC 변환부(21)는 전원에 포함되는 리플(Ripple) 전압이 제거되고 안정성이 우수하도록 펄스폭변조방식(PWM)의 정류기술이 적용될 수 있고, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 전력반도체소자로 구성될 수 있다.
DC/AC 변환부(23)는 배터리(10)로부터 공급되는 직류전원을 부하(LD)에 필요한 교류전원으로 만들기 위해 구형파를 발생시키는 장치로서, SCR, Transistor, IGBT, GTO(Gate Turn Off SCR) 등 다양한 반도체 스위칭소자를 이용하여 고주파 스위칭 방식으로 설정된 교류전원으로 역변환(Inverter)시켜 출력한다.
DC/AC 변환부(23)는 보통 4 개의 소자로서 구성되고, 인버터 출력이 3 상 교류전원인 경우에는 12 개의 소자가 사용될 수 있다.
DC/AC 변환부(23)는 제어부(40)의 신호지시와 검출정보에 따라 AC/DC 변환부(21)에서 공급되는 직류전원 또는 정전이나 입력범위 초과 시에는 배터리(10)의 직류전원을 공급받아서 교류전환으로 변환후 부하(LD) 측으로 출력한다.
전력 계량부(30)는 부하(LD)에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정한다. 전력 계량부(30)는 전력 요금 계산기(tariff meter)를 포함할 수 있다. 전력 요금 계산기는 요금률이 시간에 따라서 다를 때 시계 기구에 의해서 계량장치를 전환하여 각 시간 내의 전력량을 따로따로 계량하는 계기이다.
제어부(40)는 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 제어부(40)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC: Programmable Logic Controller), 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit) 또는 마이크로제어장치(MCU: Micro Control Unit)를 포함할 수 있고, 수치 연산, 신호 증폭, 노이즈 필터링을 위한 유닛들을 더 포함하거나 외부에 별개의 마련된 유닛들과 서로 연결될 수 있다.
여기서, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통하여 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 동작의 전자장치이다.
제어부(40)는 정전 신호가 감지되거나 부하 전력이 상한값 이상일 경우, 배터리(10)를 방전하고, 미리 설정된 충전 시간대 또는 부하 전력이 하한값 이하일 경우, 배터리(10)를 충전한다.
또한, 제어부(40)는 부하 전력 및 배터리(10)의 충방전에 따른 누적 전력을 파악하여 특정 기간 동안의 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 배터리(10)를 방전하도록 충방전부(20)를 제어한다. 여기서, 상기 누적 전력의 기준치는 전력회사와의 계약전력일 수 있다.
즉, 제어부(40)는 UPS의 고유기능 외에 예비전원 및 비상전원의 소스 기능을 하도록 충방전부(20)를 제어하며, 전기요금이 저렴한 심야 시간대에 충전하고 피크 부하시에는 충전된 배터리로부터 전원을 공급하도록 충방전부(20)를 제어하여 시간대별 차등요금에 따른 전기 사용량 요금 절감할 수 있다. 또한, 디멘드 컨트롤러에 의한 충방전부(20)를 적정 제어하여 최대수요 전력관리 기능을 가질 수 있다.
단, 제어부(40)는 배터리(10)의 충전용량이 필수 용량 이상일 경우에만 배터리(10)를 방전시키는 것이 바람직하다. 정전시 전원공급을 위해서는 배터리(10)의 충전용량이 최소한 일정량 유지되어야 하기 때문이다.
또한, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)는 상기 충방전부(20) 및 부하(LD)의 적어도 일부 사이에 구비되는 스위칭부(sw1, sw2)를 더 포함하고, 상기 제어부(40)는 배터리(10)의 방전시, 상기 스위칭부(sw1, sw2)를 온(ON)시켜서 배터리(10)에 충전된 전원을 부하(LD)에 선택적으로 공급할 수 있다.
예컨대, 중요장치(LD1)는 전원이 끊김없이 항상 공급되어야 하므로, 상용전원은 물론 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)과도 바이패스로 연결되고, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)의 제어 대상이 아니다. 비상장치(LD2)와 일상장치(LD3)는 각각 제1 스위치(sw1) 및 제2 스위치(sw2)를 통해 전원공급이 제어될 수 있고, 전술된 조건에 따라 다양한 방식으로 전원공급이 이루어질 수 있다.
특히, 특정 시간대 또는 지역, 예컨대, 여름철 냉방장치의 풀 가동시, 발생하는 피크 부하에 대해 무정전 전원공급 시스템(100)을 병렬운전하여 부하(LD)에서 요구하는 피크 전력을 병렬운전을 통하여 일시적으로 공급할 수 있으며, 과부하로 인한 정전사고를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 시스템을 전반적으로 관리하는 서버(50) 및 데이터베이스(55)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
서버(50)는 전력관리 정보를 저장 및 관리하고, 중계시스템(미도시)을 통해 클라이언트(미도시)에 안전관리에 관한 각종 정보를 제공하고 요구에 대응하는 서비스를 처리하는 소프트웨어와 정보 처리 장치의 결합체이다.
서버(50)는 인터넷 서비스를 위한 웹 서버 및 데이터 베이스(55)를 포함할 수 있으며, 다른 서버를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치 및 사용자 인터페이스를 포함하는 구성요소로서 다양한 구조와 형태를 가질 수 있다.
데이터베이스(55)에는 각종 전력관리 정보 예컨대, 상기 부하 전력 및 상기 누적 전력의 시간대별 추이가 기록될 수 있다.
상기 장치들 외에 관련 프로그램이 탑재되고 정보의 생성, 저장 및 처리가 가능한 기타 컴퓨터 장치를 통해서도 상기 기능이 이루어질 수 있다.
중계시스템은 사내 네트워크, 이동통신망 및 인터넷망을 포함하는 것으로, 상기 제어부(40)와 서버(50) 사이에 위치하는 접속 가능한 망을 나타내고 있다. 따라서, 사내 네트워크, 이동통신 시스템, 인터넷 접속 시스템 등의 통신 네트워크는 별도로 설명되지 않을 것이다.
도 2는 부하전력과 시간대에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 배터리(10)의 충방전 기능을 활용해 미리 설정된 최적의 충전 시간대에 배터리(10)를 충전하고, 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 배터리(10)를 방전해 부하에 제공함으로써, 전기요금 누진제에 능동적인 대처가 가능하고, 결과적으로 전기 사용요금이 절감시킬 수 있다.
구체적으로, 전력 계량부(30)는 부하(LD)에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정하여 이 정보를 제어부(40)에 제공하고, 제어부(40)는 미리 설정된 조건에 따라 배터리(10)를 효율적으로 충전 또는 방전시킨다.
전기요금의 가격변동제 하에서 시간에 따른 전기의 가격은 다양한 구조를 가질 수 있는데, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 정전시 비상전원을 제공하는 고유의 기능을 수행함은 물론, 일상적인 부하의 전력 요구에도 배터리에 충전된 전력을 제공함으로써, 그 활용도를 높일 수 있다.
다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 충전모드(CM), 플로팅모드(FM) 및 방전모드(DM)로 구분될 수 있는데, 충전모드(CM)에서 제어부(40)는 배터리(10)를 충전하도록 충방전부(20)를 제어하며, 플로팅모드(FM)에서 제어부(40)는 충전 또는 방전 기능을 사용하지 않고 배터리(10)를 플로팅시킨다. 방전모드(DM)에서 제어부(40)는 배터리(10)를 방전하도록 충방전부(20)를 제어한다.
이하, 시간대에 따른 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)의 모드 적용을 예를 들어 설명하기로 한다.
제1 구간(t0~t1)은 야간 시간으로서, 요금할인 시간대에 해당하고, 부하 전력이 하한값(LW_low) 이하일 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 충전모드(CM)로 설정된다. 제1 구간(t0~t1)에서는 일반적으로 부하 전력이 가장 낮은 시간대이고, 요금할인이 적용되므로 배터리(10) 충전의 최적 시간대이다.
제2 구간(t1~t2)은 요금할인 시간대는 지나고 일반요금 시간대이지만, 제1 구간(t0~t1)에서 배터리 충전이 완전히 이루어지지 않은 경우, 추가적으로 충전이 이루어질 수 있다. 따라서, 부하 전력이 하한값(LW_low) 이하인 조건을 만족할 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 충전모드(CM)로 설정된다.
제3 구간(t2~t3)은 일반요금 시간대로서, 부하 전력이 상승하기 시작한다. 부하 전력이 하한값(LW_low)을 초과하되 상한값(LW_high) 미만인 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 플로팅모드(FM)로 설정된다. 즉, 부하(LD)는 바이패스되는 상용전원으로만 구동된다.
제4 구간(t3~t4)은 피크부하 시간대로서, 부하전력이 하루의 최고점을 이룬다. 부하 전력이 상한값(LW_high) 이상인 조건을 만족할 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 방전모드(DM)로 돌입한다. 이 시간대에서는 일반요금 시간대 또는 최고요율 시간대인 경우가 대부분이며, 상용전원에 과부하가 걸리기 때문에 충전된 배터리(10)를 방전시켜 상용전원에 걸린 부하를 덜어주는 것이 효과적이다.
단, 제어부(40)는 배터리(10)의 충전용량이 필수 용량 이상일 경우에만 배터리(10)를 방전시키는 것이 바람직하다.
제5 구간(t4~t5)은 부하 전력이 하강하는 시간대로서, 제3 구간(t2~t3)에서의 설명과 동일하며, 제6 구간(t5이후)은 제2 구간(t1~t2)에서의 설명과 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
한편, 제어부(40)는 부하 전력 및 배터리(10)의 충방전에 따른 누적 전력을 파악하여 특정 기간 동안의 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 배터리(10)를 방전하도록 충방전부(20)를 제어한다. 여기서, 상기 누적 전력의 기준치는 전력회사와의 계약전력일 수 있다.
즉, 전력 사용량이 계약전력을 초과하면 누진제로 전기요금이 급격히 상승하므로, 배터리(10)의 충전용량이 필수 용량 이상을 유지하는 조건으로 배터리(10)를 방전시킬 수 있다.
본 실시예에서는 하루를 기준으로 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)의 모드 적용을 설명하였으나, 상기 기준이 되는 시간은 날짜, 시간, 요일 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다기능 무정전 전원공급 시스템의 제어 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 기본적으로 전원소스(SS)에 상시 연결되어 가동하는 것을 전제로 한다.
먼저, 전력 계량부(30)는 부하(LD)에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정하여 이 정보를 제어부(40)에 제공한다(S10).
다음으로, 제어부(40)는 상기 측정된 부하 전력과 미리 설정된 하한값(LW_low)과 상한값(LW_high)을 비교한다(S20). 그리고, 부하 전력이 하한값(LW_low) 이하일 경우, 미리 계산된 누적전력이 기준치 이하인지를 한번 더 판단한다(S31). 만약, 단계 S31의 조건까지 만족하는 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 충전모드(CM)로 설정된다(S41).
다시 단계 S20에서, 부하 전력이 하한값(LW_low)을 초과하되 상한값(LW_high) 미만인 경우, 미리 계산된 누적전력이 기준치 이하인지를 한번 더 판단한다(S33). 만약, 단계 S33의 조건까지 만족하는 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 플로팅모드(FM)로 설정된다(S43).
다시 단계 S20에서, 부하 전력이 상한값(LW_high) 이상인 경우, 배터리(10)의 충전용량이 필수 용량 이상인지 여부를 한번 더 판단한다(S35). 만약, 단계 S35의 조건까지 만족하는 경우, 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 방전모드(DM)로 설정된다(S45).
상기 충전모드(CM), 플로팅모드(FM) 및 방전모드(DM)에 대하여는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 발명의 다기능 무정전 전원공급 시스템(100)은 배터리의 충방전 기능을 활용해 미리 설정된 최적의 충전 시간대에 배터리를 충전하고, 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 배터리를 방전해 부하에 제공함으로써, 전기요금 누진제에 능동적인 대처가 가능하고, 결과적으로 전기 사용요금이 절감된다.
또한, 정전시 비상전원을 제공하는 고유의 기능을 수행함은 물론, 일상적인 부하의 전력 요구에도 배터리에 충전된 전력을 제공함으로써, 그 활용도를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 다기능 무정전 전원공급 시스템
10: 배터리 20: 충방전부
21: AC/DC 변환부 23: DC/AC 변환부
30: 전력 계량부 40: 제어부
50: 서버 55: 데이터베이스
SS: 전원소스 LD: 부하

Claims (5)

  1. 배터리;
    전원소스와 부하 사이에 연결되며, 상기 배터리와 병렬로 연결된 AC/DC 변환부와 DC/AC 변환부를 포함하고 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 충방전부;
    상기 부하에서 실시간 소비되는 부하 전력을 측정하는 전력 측정부; 및
    정전 신호가 감지되거나 상기 부하 전력이 상한값 이상일 경우, 상기 배터리를 방전하고, 미리 설정된 충전 시간대 또는 상기 부하 전력이 하한값 이하일 경우, 상기 배터리를 충전하되, 상기 부하 전력 및 상기 배터리의 충방전에 따른 누적 전력을 파악하여 특정 기간 동안의 누적 전력이 기준치를 초과할 경우 상기 배터리를 방전하도록 상기 충방전부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며,
    상기 부하는 중요장치(LD1), 비상장치(LD2) 및 일상장치(LD3)를 포함하고,
    상기 중요장치(LD1)는 상용 전원 및 다기능 무정전 전원공급 시스템과 바이패스로 연결되며,
    상기 비상장치(LD2)와 일상장치(LD3)는 제1스위치(sw1) 및 제2스위치(sw2)를
    통해 연결되어 전원 공급이 제어되고,
    충전모드(CM), 플로팅모드(FM) 및 방전모드(DM)로 구분되어, 요금 할인 기간대에 해당하는 제1구간(t0~t1) 시간대에서는 부하 전력이 하한값(LW_low) 이하일 경우 제어부는 배터리를 충전하도록 충방전부를 제어하는 충전 모드로 설정되며, 요금 할인 시간대가 지난 일반요금 시간대에 해당하는 제2구간(t1~t2) 시간대에서는 제1구간에서 배터리 충전이 완전히 이루어지지 않은 경우 추가적인 충전이 이루어질 수 있도록 충전모드로 설정되고, 부하 전력이 상승하기 시작하는 제3구간(t2~t3)에서는 부하 전력이 하한값(LW_low)을 초과하되 상한값(LW_high) 미만일 경우 상기 배터리가 충전하지도 방전하지도 않는 플로팅모드로 설정되며, 피크 부하 시간대에 해당하는 제4구간(t3~t4) 시간대에서는 부하 전력이 상한값(LW_high) 이상 조건을 만족할 경우 배터리를 방전하도록 충방전부를 제어하는 방전 모드로 설정되는 것을 특징으로 하는
    다기능 무정전 전원공급 시스템.
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