KR101367611B1 - 파워 이중화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파워 이중화 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 상기 파워 이중화 장치에 연결된 주 전원 및 보조 전원 중, 주 전원으로 부터의 전원공급이 중단되는 경우, 보조 전원으로의 전압원 변경을 신속하게 수행할 수 있도록, 주 전원을 입력 받는 제 1 전원입력 부, 부 전원을 입력 받는 제 2 전원입력 부, 상기 제 1 전원입력 부 또는 상기 제 2 전원 입력 부와 전력 공급대상 장치를 연결하는 더블 스위치 부, 상기 주 전원으로부터 인가된 전원에 의하여 충전 및 방전이 수행되는 캐패시터, 상기 캐패시터와 직렬 연결된 양방향성 다이오드(Diac), 및 상기 주 전원으로부터 전원 공급이 정상인 경우 상기 더블 스위치 부에 대한 인력을 발생시키는 릴레이 코일을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

파워 이중화 장치{POWER DISTRIBUTION SYSTEM}
본 발명은 파워 이중화 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 상기 파워 이중화 장치에 연결된 주 전원 및 보조 전원 중, 주 전원으로부터의 전원공급이 중단되는 경우, 보조 전원으로의 전압원 변경을 신속하게 수행할 수 있도록 하는 파워 이중화 장치에 관한 발명이다.
최근 첨단 산업의 발달로 각종 반도체 소자들이 더욱 정밀화됨으로써, 이에 따른 전원의 불안정 요인이 많이 발생되었다. 이를 해결하기 위하여 전원전환 장치들이 개발 되었는데, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 입력전원 사이에 수동스위치 또는 STS(Static Transfer Switch)를 사용하여 절체하였으나, 이 경우 두 개의 입력전원이 같은 위상일 때만 무순단 절체가 되며, 서로 다른 위상일 경우는 16ms 이상의 절체 시간이 소요되어 서버의 시스템 다운이 불가피한 문제점이 존재하였다.
본 발명은 두 개의 교류전원을 입력 받아 그 중 주 전원을 출력으로 공급하는 파워 이중화 장치에 관한 것으로, 입력전원의 전원공급 중단 사고를 대비하여 이중화된 입력전원을 사용하는 서버장비와 전산실의 통신장비 및 의료기기 등 높은 전원안정도를 요구하는 장비의 입력전원 측에 설치하여 두 개의 입력전원 중 하나의 전원에서 정전 및 이상고장으로 인한 단절사고가 발생하더라도 다른 전원으로 빠른 시간 내에 절체되어 출력 측에 연결된 장비의 시스템다운과 같은 사고를 방지하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 이중화로 구성된 두 개의 교류 입력 전원간 절체를 수행하는 파워 이중화 장치는, 주 전원을 입력 받는 제 1 전원입력 부, 부 전원을 입력 받는 제 2 전원입력 부, 상기 제 1 전원입력 부 또는 상기 제 2 전원 입력 부와 전력 공급대상 장치를 연결하는 더블 스위치 부, 상기 주 전원으로부터 인가된 전원에 의하여 충전 및 방전이 수행되는 캐패시터, 상기 캐패시터와 직렬 연결된 양방향성 다이오드(Diac), 및 상기 주 전원으로부터 전원 공급이 정상인 경우 상기 제 1 스위치에 인력을 발생시키는 릴레이 코일일 포함하는 것을 특징으로 한다.
입력전원 중 하나의 전원에서 정전 및 이상고장으로 인한 단절사고가 발생하더라도 다른 전원으로 빠른 시간 내에 절체되어 출력 측에 연결된 장비의 시스템다운과 같은 사고를 방지하데 되는 효과가 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 파워 이중화 장치를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 이중화 장치의 외부 연결을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 이중화 장치의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 가지 실시 예들을 보다 상세히 설명하도록 하겠다. 나아가， 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부" 및 "장치"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "부" 및 "장치"는 서로 혼용되어 사용될 수 있으며， 하드웨어 또는 소프트웨어로 설계 가능하다.
나아가. 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 이중화 장치의 외부 연결을 도시한 도면이다.
실시 예에 따라, 파워 이중화 장치(101)는, 외부의 주 전원 및 부 전원과 연결되어 전원을 입력 받고, 입력 받은 전원들 중 하나를 전원 공급대상 장치에 전달한다. 이러한 연결을 통하여 파워 이중화 장치는, 주 전원에 이상이 발생하는 경우에도 부 전원을 통한 전원 공급이 가능하게 할 수 있다. 상기 파워 이중화 장치(101)의 회로 내부 구성에 관하여는 이하 도면들에서 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 이중화 장치의 내부 회로도를 도시한 도면이다.
이중화로 구성된 두 개의 교류 입력 전원간 절체를 수행하는 파워 이중화 장치는, 실시 예에 따라, 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같은 회로 내부 구성을 가질 수 있다. 다만, 도 3 내지 도 5에 도시된 회로도는, 본 발명의 실시 예에 따른 파워 이중화 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위하여 필요한 최소한의 구성으로 간략하게 도시한 도면이므로, 도 3 내지 도 5에 도시된 구성 및 그 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 추가 장치의 부가가 가능하다.
주 전원을 입력 받는 제 1 전원입력 부(206), 및 부 전원을 입력 받는 제 2 전원입력 부(207)는, 외부 교류 전원으로부터 전원을 입력 받을 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 제 1 전원입력 부(206)는, 3상 교류 전원으로 구성된 주 전원으로부터 전원을 입력 받을 수 있고, 상기 제1 전원입력부의 한쪽 선로는 상기 주 전원의 중립(Neutral)과 연결되고, 다른 한쪽 선로는 3상(R, S, T) 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전원입력 부(207)는, 3상 전원으로 구성된 주 전원으로부터 전원을 입력 받을 수 있고, 상기 제1 전원입력부의 한쪽 선로는 상기 주 전원의 중립(Neutral)과 연결되고, 다른 한쪽 선로는 3상(R, S, T) 중 어느 하나와 연결될 수 있다.
제 1 전원입력 부(206) 또는 상기 제 2 전원 입력 부(270)와 전력 공급대상 장치(202)를 연결하는 더블 스위치 부(201)는, 도시된 바와 같이, 2 개의 스위치를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 더블 스위치 부는(201)는, 릴레이코일(203)에 의한 인력이 발생되지 않는 경우에는, 상기 더블 스위치의 스위치들이 상기 제 2 전원입력 부(206)와 연결되어 고정되어 있도록 하는 스프링 부를 포함할 수 있다.
또한, 캐패시터(204)는, 상기 주 전원에 의하여 충전 및 방전이 수행될 수 있고, 따라서 전류를 통과시킬 수 있다.
또한, 양방향성 다이오드(205)가 캐패시터(204)와 직렬 연결되어 구성될 수 있다. 또한, 실시 예에 따라, 상기 양방향성 다이오드(205)는, TVS 소자일 수 있고, 상기 TVS 소자에 인가되는 전압이 27볼트(V) 미만인 경우에는 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.
상기 구성들을 통하여 파워 이중화 장치의 동작이 수행될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 주 전원에서의 전원 입력이 원활하게 수행되는 경우에는, 캐패시터(204), 양방향성 다이오드(205), 및 릴레이 코일(203)에 전원이 인가되어 코일의 인력이 작용된다. 따라서 더블 스위치 부(201)의 스위치 두 개가 모두 제1 전원입력부(206)의 라인들과 연결되어, 전원 공급대상 장치(202)에 전원이 인가되어 전력이 공급되게 된다. 허나, 도 4에 도시된 바와 같이 주 전원으로부터의 전원입력이 상실되는 경우, 전원 공급대상 장치로의 전원 인가가 이루어 지지 않게 된다. 본 발명에서는 역기전압이 부하를 통하여 흐르는 경로를, 캐패시터(204)와 양방향성 다이오드(205)를 사용하여 차단함으로써 릴레이 절체 속도를 빠르게 한 것이다. (코일에 역기전압이 발생되며 캐패시터와 양방향성 다이오드가 없는 경우 릴레이 부하 저항을 통하여 전류가 흐르게 되고 결과적으로 더블스위치 부(201)의 스위치들에게 코일 인력이 남아있어 역기전압이 소진될 때까지 릴레이 절체가 지연된다)
따라서 빠른 절체속도로, 도 5에 도시된 바와 같이, 더블스위치 부(201)의 스위치들이 제 2 전원입력 부(207)와 연결되고, 따라서, 전원 공급대상 장치는 부 전원으로부터 전원을 공급받아 동작을 계속하게 된다.
즉, 주 전원으로부터 전원 공급이 상실되는 경우 상기 더블 스위치 부에 대한 잔존 인력을 발생시키는 릴레이 코일의 역기전류를 상기 캐패시터(204) 및 양방향성 다이오드(205)를 사용, 흐르지 못하게 하여 전원 절체가 빠른 시간 내에 수행되도록 한다.
또한, 상기 릴레이 코일의 접점 종류로써, DPDT방식이 사용될 수 있고, 상기 주 전원 또는 상기 부 전원의 과전류 차단과 수동으로 끊을 수 있도록 하는 브레이커, 상기 주 전원과의 연결상태 또는 상기 부 전원과의 연결상태를 표시하는 램프, 및 상기 파워 이중화 장치의 동작 상태에 관한 정보를 디스플레이 하는 상태표시부가 더 포함되어 파워 이중화 장치가 구성될 수 있다. 더 나아가 본 장치를 두 개 사용하여 3상 전원에도 적용이 가능하다.
본 발명의 구성에 따른 실험에 의해서, 본 발명이 없는 경우 50밀리세컨(ms), 캐패시터(204)만 회로에 삽입된 경우 절체 시간이 25밀리세컨(ms)이 소요되고, TVS 소자(205)까지 회로에 삽입된 경우에는 12밀리세컨(ms)이하의 절체시간이 소요됨이 확인되었다.
또한，이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만，본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며，청구범위에서 청구 하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고，이러한 변형실시들 은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
201: 더블 스위치 부
202: 전력 공급대상 장치
203: 릴레이 코일
204: 캐패시터
205: TVS 소자
206: 제1 전원입력 부
207: 제2 전원입력 부

Claims (5)

  1. 이중화로 구성된 두 개의 교류 입력 전원간 절체를 수행하는 파워 이중화 장치에 있어서,
    주 전원을 입력 받는 제 1 전원입력 부;
    부 전원을 입력 받는 제 2 전원입력 부;
    상기 제 1 전원입력 부 또는 상기 제2 전원 입력 부와 전력 공급대상 장치를 연결하는 더블 스위치 부;
    상기 주 전원으로부터 인가된 전원에 의하여 충전 및 방전이 수행되는 캐패시터;
    상기 캐패시터와 직렬 연결된 양방향성 다이오드(Diac); 및
    상기 주 전원으로부터 전원 공급이 정상인 경우 상기 더블 스위치 부에 대한 인력을 발생시키는 릴레이 코일
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 이중화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더블 스위치 부는,
    상기 릴레이코일에 의한 인력이 발생되지 않는 경우에는, 상기 더블 스위치부의 스위치들이 상기 제 2 전원입력 부와 연결되어 고정되도록 하는 스프링 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 이중화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양방향성 다이오드는,
    TVS 소자인 것을 특징으로 하는 파워 이중화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 TVS 소자는,
    상기 TVS 소자에 인가되는 전압이 27볼트(V) 미만인 경우에는 전류가 흐르지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 파워 이중화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주 전원 또는 상기 부 전원과의 연결을 수동으로 끊을 수 있도록 하는 과전류 브레이커;
    상기 주 전원과의 연결상태 또는 상기 부 전원과의 연결상태를 표시하는 램프; 및
    상기 파워 이중화 장치의 동작 상태에 관한 정보를 디스플레이 하는 상태표시 부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 이중화 장치.
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