KR101948834B1 - 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직류전력을 충전 또는 방전하는 충전부; 외부의 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력 변환부; 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 전력 변환부 사이에 연결되며, 상기 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해 상기 외부의 교류 전력의 일부만이 상기 전력 변환부로 입력되도록 제한하는 제한부와, 상기 제한부에 병렬로 연결되는 제 1 차단 스위치와 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 제한부 사이에 연결되는 제 2 차단 스위치를 포함하는 보호부; 및 상기 충전부에 처음 충전시 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제 2 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제한부를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 하고, 상기 충전부가 설정된 전압 이상으로 충전되면 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제 1 차단 스위치를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 제어하고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시키며, 이때 과부하가 발생되면 온(ON) 상태의 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류 전력을 차단하도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈에 관한 것이다.

Description

돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈{DYNAMIC VOLTAGE COMPENSATION APPARATUS AND DYNAMIC VOLTAGE COMPENSATION MODULE HAVING INRUSH CURRENT BREAKING FUNCTION AND OVERLOAD BREAKING FUNCTION}
본 발명은 충전부에 초기 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류 및 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 발생되는 과부하를 효과적으로 차단할 수 있는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈에 관한 것이다.
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.
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.
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.
따라서, 이러한 전력장애에 대비하여 순간적으로 전력이 끊기더라도 지속적으로 교류전력을 공급할 수 있는 순간정전 보상장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.
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.
이러한 순간정전 보상장치에서 상기 충전부는 통상적으로 복수 개의 슈퍼 커패시터를 직렬로 연결하여 전력을 충전하고 있다(대한민국 공개특허공보 제10-2010-0104006호 참조).
기존의 방식에서는 충전 초기에 돌입 전류가 발생하여 순간정전 보상장치가 파괴되는 문제점이 있었으며, 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 발생되는 과부하를 확실히 차단해 주지 못하여 순간정전 보상장치 및 부하장치가 파괴되는 문제점이 있었다.
본 발명은 충전부에 초기 충전시 발생되는 돌입 전류의 발생을 보호부를 이용하여 차단함으로써, 순간정전 보상 장치의 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 발생되는 과부하를 효과적으로 차단함으로써, 순간정전 보상 장치의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일실시예인 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치는, 직류전력을 충전 또는 방전하는 충전부; 외부의 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력 변환부; 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 전력 변환부 사이에 연결되며, 상기 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해 상기 외부의 교류 전력의 일부만이 상기 전력 변환부로 입력되도록 제한하는 제한부와, 상기 제한부에 병렬로 연결되는 제 1 차단 스위치와 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 제한부 사이에 연결되는 제 2 차단 스위치를 포함하는 보호부; 및 상기 충전부에 처음 충전시 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제 2 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제한부를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 하고, 상기 충전부가 설정된 전압 이상으로 충전되면 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제 1 차단 스위치를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 제어하고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시키며, 이때 과부하가 발생되면 온(ON) 상태의 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류 전력을 차단하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력 변환부 및 보호부의 사이에 연결되고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때, 상기 부하용 교류전력의 전류값을 감지하는 과부하 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 과부하 검출부를 통해 감지된 전류값에 기초하여 과부하의 발생 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 외부의 교류전력이 상기 보호부측으로 흐르지 않도록 상기 상기 외부의 교류전력을 바이패스시켜, 상기 외부의 교류전력을 부하로 공급하기 위한 바이패스 CB(Circuit Breaker)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 차단 스위치 및 상기 제 2 차단 스위치는, 전자 접촉기(magnetic contactor)가 포함되는 물리적 스위치, 또는 사이리스터(SCR) 및 트라이악(TRIAC)이 포함되는 무접점 스위치로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제한부는, 저항 또는 서미스터로 구성될 수 있다.
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본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 모듈은, 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 전력 변환부 사이에 연결되며, 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해 상기 외부의 교류 전력의 일부만이 상기 전력 변환부로 입력되도록 제한하는 제한부와, 상기 제한부에 병렬로 연결되는 제 1 차단 스위치와, 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 제한부 사이에 연결되는 제 2 차단 스위치를 포함하는 보호부; 및 상기 충전부에 처음 충전시 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제 2 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제한부를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 하고, 상기 충전부가 설정된 전압 이상으로 충전되면 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제 1 차단 스위치를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 제어하고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시키며, 이때 과부하가 발생되면 온(ON) 상태의 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류 전력을 차단하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
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본 실시예에 따르면, 충전부에 초기 충전시 발생되는 돌입 전류의 발생을 보호부를 이용하여 차단함으로써, 순간정전 보상 장치의 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 발생되는 과부하를 효과적으로 차단함으로써, 순간정전 보상 장치 및 부하 장치의 파괴를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치(100)는 입력 CB(110), 전압 강하 검출부(120), 무접점스위치(130), 출력 CB(140), 보호부(150), 과부하 검출부(160), 트랜스포머(170), 전력 변환부(180), 충전부(190), 바이패스 CB(200) 및 제어부(210)를 포함한다. 본 실시예에서 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 모듈은 보호부(150) 및 제어부(210)로 구성된 모듈을 의미한다.
입력 CB(Circuit Breaker)(110)는 상용 교류전력을 입력받을 수 있다.
전압 강하 검출부(120)는 입력 CB(110)의 후단에 연결되고, 상용 교류 전력의 전압 강하를 검출할 수 있다.
무접점스위치(130)는 무접점으로 상용 교류 전력을 스위칭할 수 있다.
출력 CB(Circuit Breaker)(140)는 상용 교류전력을 부하로 공급할 수 있다.
보호부(150)는 상용 교류 전력이 입력되는 입력 노드와 전력 변환부(180) 사이에 연결될 수 있다. 본 실시예에서는, 보호부(150)는 무접점 스위치(130)와 과부하 검출부(160) 사이에 연결될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과하며, 보호부(150)는 어떠한 형태로든 상용 교류 전력이 입력되는 입력 노드와 전력변환부(180) 사이에 연결되면 된다.
보호부(150)는 제한부(151), 제 1 차단스위치(152) 및 제 2 차단스위치(153)를 포함할 수 있다. 제 1 차단스위치(152) 및 제 2 차단스위치(153)는 전자 접촉기(magnetic contactor) 등이 포함되는 물리적 스위치로 구성되거나, 사이리스터(SCR) 및 트라이악(TRIAC)이 포함되는 무접점 스위치로 구성될 수 있다.
제한부(151)는 충전부(190)에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해, 외부의 교류 전력의 일부만이 전력 변환부(180)로 입력되도록 제한할 수 있다. 예를 들면, 제한부(151)는 저항 또는 서미스터 등으로 구성될 수 있으며, 상용 교류 전력의 70%만이 전력 변환부(180)로 입력되도록 제한할 수 있다. 이와 같이, 충전 초기에 모든 교류 전력이 직류 전력으로 변환되어, 충전부(190)에 충전되지 않도록 함으로써, 돌입 전류의 발생을 차단할 수 있다.
충전부(190)에 포함된 커패시터의 충전전력이 0인 상태('초기 상태')에서 충전을 시작하게 되면, 짧은 시간 동안 무한대의 돌입 전류가 발생하게 된다. 이와 같은 돌입 전류를 제어하지 않으면, 과전류로 인해 트랜스모퍼(170)에 공명음 발생,인버터(182)의 회로 손상 등의 문제가 발생한다.
제 1 차단 스위치(152) 및 제 2 차단 스위치(153)는 제어부(210)에 의해서 교류 전력의 흐름을 변경할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 2 내지 도 9에서 구체적으로 설명하겠다.
과부하 검출부(160)는 보호부(150) 및 전력 변환부(180)의 사이에 연결될 수 있다. 예를 들면, 과부하 검출부(160)는 보호부(150) 및 트랜스포머(170) 사이에 연결되거나, 트랜스포머(170) 및 전력변환부(180) 사이에 연결될 수 있다.
과부하 검출부(160)는 충전부(180)에 충전된 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때, 부하용 교류전력의 전류값을 감지할 수 있다.
트랜스포머(170)는 부하용 교류 전력을 부하에 맞는 출력 전력으로 변환할 수 있다.
전력 변환부(180)는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 컨버터(181)와, 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(182)를 포함할 수 있다.
컨버터(181)는 무접점 스위치(130)에서 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다. 변환된 직류 전력은 충전부(190)에 충전된다.
인버터(182)는 충전부(190)에 충전된 직류전력('충전 전력')을 부하용 교류전력으로 변환할 수 있다. 부하용 교류 전력은 출력 CB(140)를 통해 부하로 출력된다.
충전부(190)는 전력 변환부(180)로부터 입력되는 직류전력을 충전할 수 있다. 예를 들면, 충전부(190)는 복수 개의 슈퍼 커패시터가 직렬 연결된 형태로 구현될 수 있다.
바이패스 CB(200)는 상용 교류전력 입력 노드와 부하 사이에 연결될 수 있다. 바이패스 CB(200)는 상황에 따라 입력되는 상용 교류전력을 바이패스시켜 부하로 출력할 수 있다.
순간정전 보상장치를 점검할 경우에 교류전력이 부하로 공급되는 계통에서 분리해야 할 경우, 작업자는 바이패스 CB(200)를 턴 온시켜 외부의 교류전력이 바이패스 CB(200)를 통해 부하로 공급되게 한다.
이와 같은 상태에서 입력 CB(110)로 교류전력이 입력되지 않도록 분리함과 동시에 출력 CB(140)와 부하를 분리하여 안전하게 본 발명의 순간정전 보상장치를 점검할 수 있도록 할 수 있다.
모니터링부(미도시)는 충전부(190)에 구비되어 있는 복수 개의 슈퍼 커패시터들의 각각에 미리 설정된 전압 이상의 과전압이 충전되는지의 여부를 모니터링할 수 있다.
충전전압 검출부(미도시)는 충전부(190)에 충전된 전체 전압을 검출할 수 있다.
제어부(210)는 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치(100)에 포함된 각각의 구성요소들과 연결될 수 있으며, 각각의 구성요소들을 제어할 수 있다.
제어부(210)는 전압강하 검출부(120)에서 검출된 신호에 기초하여, 외부의 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 판단할 수 있다. 전압 강하가 발생되지 않았을 경우, 제어부(210)는 교류전력이 정상으로 출력될 수 있도록 무접점 스위치(130)를 제어한다.
예를 들면, 무접점 스위치(130)는 무접점으로 스위칭 동작을 수행하는 반도체 스위칭 소자로 구성되는 것으로서, 제어부(210)는 반도체 스위칭 소자를 턴 온시켜 교류전력을 통과시킬 수 있다. 입력 CB(110)를 통해 입력된 교류전력은 전압강하 검출부(120), 무접점 스위치(130) 및 출력 CB(140)를 순차적으로 통해 부하로 공급된다.
제어부(210)는 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해, 충전 초기에는 교류 전력이 제한부(151)를 통과할 수 있도록 보호부(150)를 제어하고, 충전 초기 이후에는 교류 전력이 제한부(151)를 통과하지 않도록 보호부(150)를 제어할 수 있다.
제어부(210)는 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 과부하가 발생되면, 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류전력이 차단되도록 보호부(150)를 제어할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 2 내지 도 9에서 구체적으로 설명하겠다.
제어부(210)는 충전전압 검출부(미도시)에서 검출된 충전전압 값에 기초하여, 충전부(190)에 직류전력이 만충전되어 있는지의 여부를 판단한다.
충전부(190)에 직류전력이 만충전되어 있지 않을 경우, 제어부(210)는 전력 변환부(180)의 컨버터(181)를 제어하여 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 충전부(190)로 출력할 수 있다. 변환된 직류전력은 충전부(190)에 충전될 수 있다.
이와 같이, 제어부(210)는 충전부(190)에 직류전력이 만충전되는지의 여부를 판단하고, 만충전될 경우 컨버터(181)를 정지시켜 충전부(190)에 과전압이 충전되지 않도록 제어한다.
제어부(210)는 전압강하 검출부(120)에서 검출신호에 기초하여 외부의 교류전력의 전압강하가 발생되었다고 판단될 경우, 무접점 스위치(130)를 턴 오프시킨다. 제어부(210)는 인버터(182)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다. 즉, 인버터(182)는 제어부(210)의 제어에 따라 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하고, 변환한 부하용 교류전력을 트랜스 포머(170), 과부하 검출부(160), 보호부(150) 및 출력 CB(140)를 통해 부하로 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(210)는 전력 보상 프로세스를 진행할 수 있다.
돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치는 충전부에 초기 충전시 발생되는 돌입 전류의 발생을 보호부를 이용하여 차단함으로써, 순간정전 보상 장치 및 부하 장비의 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치는 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 발생되는 과부하를 효과적으로 차단함으로써, 순간정전 보상 장치 및 부하장비의 파괴를 방지할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 교류 전력이 입력 CB(110), 전압강하 검출부(120), 무접점 스위치(130) 및 출력 CB(140)를 통해 흐르도록 제어한다.
본 실시예에서 보호부(150)는 제한부(151) 및 제 1 차단 스위치(152)로 구성될 수 있다.
순간정전 보상 장치(100)는 충전 초기에 제 1 차단 스위치(152)가 오프(OFF)되도록 제어하여, 교류 전력이 제한부(151)를 통과할 수 있도록 할 수 있다. 교류 전력이 제한부(151)를 통해 흐르게 되어, 일부 교류 전력만이 충전부(190)에 충전되게 한다. 이를 통해, 교류 전력의 일부 만이 충전부(190)로 입력되도록 함으로써, 돌입 전류의 발생을 차단할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 충전부(190)에 설정된 전압이 충전 되거나 충전 시작 후 설정된 시간이 도과하면, 제 1 차단 스위치(152)이 온(ON) 되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 교류 전력은 제 1 차단 스위치(152)를 통해 충전부(190)로 입력되게 된다. 이에 따라, 제한부(151)를 통해 흐르는 경우에 비해 전력 손실 없이, 교류 전력이 충전부(190)에 충전될 수 있다.
충전부(190)에 일정 전압이 충전되면 더 이상 돌입 전류가 발생되지 않으므로, 순간정전 보상 장치(100)는 일정한 조건('설정된 전압 이상 충전 또는 충전 후 설정된 시간이 도과 등')을 만족하면 제 1 차단 스위치(152)를 온(ON) 시킴으로써, 교류 전력의 손실 없이 대부분의 교류 전력이 충전부(190)에 충전되도록 할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 전압강하 검출부(120)에서 검출신호에 기초하여 외부의 교류전력의 전압강하가 발생되었다고 판단될 경우, 무접점 스위치(130)를 턴 오프시킨다.
순간정전 보상 장치(100)는 인버터(182)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다. 즉, 인버터(182)는 제어부(210)의 제어에 따라 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하고, 변환한 부하용 교류전력을 트랜스포머(170), 과부하 검출부(160), 제 1 차단 스위치(152) 및 출력 CB(140)를 통해 부하로 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(210)는 전력 보상 프로세스를 진행할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 과부하가 발생되면, 제 1 차단 스위치(152)를 오프(OFF)시켜 부하용 교류 전력이 부하쪽으로 흐르지 못하도록 차단된다. 또한, 순간정전 보상 장치(100)는 제 1 차단 스위치(152)를 오프(OFF)시키는 거 이외에 전력 변환부(180) 등의 구동을 멈추도록 제어함으로써, 다른 구성 요소들의 파손도 방지할 수 있다.
순간정전 보상 장치(100)는 과부하가 발생되지 않고 정상 전류로 돌아온 경우, 이전의 전력 보상 프로세스를 다시 진행할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 교류 전력이 입력 CB(110), 전압강하 검출부(120), 무접점 스위치(130) 및 출력 CB(140)를 통해 흐르도록 제어한다.
본 실시예에서 보호부(150)는 제한부(151), 제 1 차단 스위치(152) 및 제 2 차단 스위치(153)로 구성될 수 있다.
순간정전 보상 장치(100)는 충전 초기에 제 1 차단 스위치(152)가 오프(OFF)되도록 제어하고, 제 2 차단 스위치(153)이 온(ON) 되도록 제어하여, 교류 전력이 제 2 차단 스위치(153) 및 제한부(151)를 통과할 수 있도록 할 수 있다. 교류 전력이 제한부(151)를 통해 흐르게 되어, 일부 교류 전력만이 충전부(190)에 충전되게 한다. 이를 통해, 교류 전력의 일부만이 충전부(190)로 입력되도록 함으로써, 돌입 전류의 발생을 차단할 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 충전부(190)에 설정된 전압이 충전 되거나 충전 시작 후 설정된 시간이 도과하면, 제 1 차단 스위치(152)이 온(ON) 되도록 제어하고, 제 2 차단 스위치(153)를 오프(OFF) 되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 교류 전력은 제 1 차단 스위치(152)를 통해 충전부(190)로 입력되고, 제 2 차단 스위치(153)는 통과하지 않게 된다. 이에 따라, 제한부(151)를 통해 흐르는 경우에 비해 전력 손실 없이, 교류 전력이 충전부(190)에 충전될 수 있다.
충전부(190)에 일정 전압이 충전되면 더 이상 돌입 전류가 발생되지 않으므로, 순간정전 보상 장치(100)는 일정한 조건('설정된 전압 이상 충전 또는 충전 후 설정된 시간이 도과 등')을 만족하면 제 1 차단 스위치(152)를 온(ON) 시키고, 제 2 차단 스위치(153)을 오프(OFF) 시킴으로써, 교류 전력의 손실 없이 대부분의 교류 전력이 충전부(190)에 충전되도록 할 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 전압강하 검출부(120)에서 검출신호에 기초하여 외부의 교류전력의 전압강하가 발생되었다고 판단될 경우, 무접점 스위치(130)를 턴 오프시킨다.
순간정전 보상 장치(100)는 인버터(182)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다. 즉, 인버터(182)는 제어부(210)의 제어에 따라 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하고, 변환한 부하용 교류전력을 트랜스포머(170), 과부하 검출부(160), 제 1 차단 스위치(152) 및 출력 CB(140)를 통해 부하로 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(210)는 전력 보상 프로세스를 진행할 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 순간정전 보상 장치(100)는 충전부(190)의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 과부하가 발생되면, 제 1 차단 스위치(152)를 오프(OFF)시켜 부하용 교류 전력이 부하쪽으로 흐르지 못하도록 차단한다. 또한, 부하용 교류 전력은 제 2 차단 스위치(153)가 오프(OFF)되어 있으므로, 제한부(151)를 통해 부하측으로 흐르지 못하게 된다. 또한, 순간정전 보상 장치(100)는 제 1 차단 스위치(152)를 오프(OFF)시키는 거 이외에 전력 변환부(180) 등의 구동을 멈추도록 제어함으로써, 다른 구성 요소들의 파손도 방지할 수 있다.
순간정전 보상 장치(100)는 과부하가 발생되지 않고 정상 전류로 돌아온 경우, 이전의 전력 보상 프로세스를 다시 진행할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치
110 : 입력 CB
120 : 전압 강하 검출부
130 : 무접점스위치
140 : 출력 CB
150 : 보호부
160 : 과부하 검출부
170 : 트랜스포머
180 : 전력 변환부
190 : 충전부
200 : 바이패스 CB
210 : 제어부

Claims (12)

  1. 직류전력을 충전 또는 방전하는 충전부;
    외부의 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고, 상기 외부의 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력 변환부;
    상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 전력 변환부 사이에 연결되며, 상기 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해 상기 외부의 교류 전력의 일부만이 상기 전력 변환부로 입력되도록 제한하는 제한부와, 상기 제한부에 병렬로 연결되는 제 1 차단 스위치와 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 제한부 사이에 연결되는 제 2 차단 스위치를 포함하는 보호부; 및
    상기 충전부에 처음 충전시 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제 2 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제한부를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 하고, 상기 충전부가 설정된 전압 이상으로 충전되면 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제 1 차단 스위치를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 제어하고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시키며, 이때 과부하가 발생되면 온(ON) 상태의 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류 전력을 차단하도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환부 및 보호부의 사이에 연결되고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때, 상기 부하용 교류전력의 전류값을 감지하는 과부하 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 과부하 검출부를 통해 감지된 전류값에 기초하여 과부하의 발생 여부를 판단하는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부의 교류전력이 상기 보호부측으로 흐르지 않도록 상기 상기 외부의 교류전력을 바이패스시켜, 상기 외부의 교류전력을 부하로 공급하기 위한 바이패스 CB(Circuit Breaker)를 더 포함하는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차단 스위치 및 상기 제 2 차단 스위치는,
    전자 접촉기(magnetic contactor)가 포함되는 물리적 스위치, 또는 사이리스터(SCR) 및 트라이악(TRIAC)이 포함되는 무접점 스위치로 구성되는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제한부는,
    저항 또는 서미스터로 구성되는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치.
  9. 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 전력 변환부 사이에 연결되며, 충전부에 처음 충전시 발생될 수 있는 돌입 전류를 제한하기 위해 상기 외부의 교류 전력의 일부만이 상기 전력 변환부로 입력되도록 제한하는 제한부와, 상기 제한부에 병렬로 연결되는 제 1 차단 스위치와, 상기 외부의 교류전력이 입력되는 입력 노드와 상기 제한부 사이에 연결되는 제 2 차단 스위치를 포함하는 보호부; 및
    상기 충전부에 처음 충전시 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제 2 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제한부를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 하고, 상기 충전부가 설정된 전압 이상으로 충전되면 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시켜 상기 외부의 교류 전력이 상기 제 1 차단 스위치를 통해 상기 전력 변환부로 입력될 수 있도록 제어하고, 상기 충전부의 충전전력을 부하용 교류전력으로 변환하여 부하로 출력할 때 상기 제 2 차단 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제 1 차단 스위치를 온(ON)시키며, 이때 과부하가 발생되면 온(ON) 상태의 상기 제 1 차단 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부하쪽으로 흐르는 부하용 교류 전력을 차단하도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 모듈.
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