KR102030721B1 - 자기유도 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

초기 구동시 설정시간 동안 가장 낮은 권선 수를 갖는 단위 코일이 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭하여 초기 구동시 과도한 유입 전압에 의한 부품 손상을 방지하도록 한 자기유도 전원 공급 장치를 제시한다. 제시된 자기유도 전원 공급 장치는 배터리로 구성된 제1 전원 공급부 또는 정류회로로 구성된 제2 전원 공급부로부터 비상 전원이 인가되면 설정시간 동안 변류기에 포함된 복수의 단위 코일 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일이 정류부와 연결되도록 스위칭한다. 이때, 제2 전원 공급부는 변류기의 단위 코일들 중 적어도 하나에서 유도된 전원을 비상 전원으로 하여 센싱부로 공급할 수 있다.

Description

자기유도 전원 공급 장치{ELECTROMAGNETIC INDUCTIVE POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은 자기유도 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선과 변류기 간의 자기유도 현상을 이용해 전력을 생산하여 부하로 전원을 공급하는 자기유도 전원 공급 장치에 관한 것이다.
최근 자기유도 현상을 이용한 전원 공급 방식에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 형태의 자기유도 전원 공급 장치가 개발되고 있다.
자기유도 방식의 전원 공급 장치는 송전선로, 배전 선로 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력선에 설치되는 변류기를 포함한다. 자기유도 방식 전원 공급 장치는 변류기에서 자기유도 현상을 통해 취득한 전력을 직류로 변환하여 부하로 공급한다.
종래의 자기유도 방식의 전원 공급 장치(이하, 자기유도 전원 공급 장치)는 단일 변류기에서 생산할 수 있는 전력량이 낮기 때문에 선로에 낮은 전류가 흐르는 경우 요구되는 전력(즉, 소비전력)을 생산하기 어려운 문제점이 있다.
이를 보완하기 위해 복수의 변류기를 이용한 자기유도 전원 공급 장치가 개발되었다. 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 복수의 변류기에서 생산한 교류 전류를 직류 전력으로 변환한 후 이를 합산하여 부하로 공급한다.
이를 위해, 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 복수의 변류기와 일 대 일로 연결되는 복수의 컨버터를 포함하여 구성된다.
이때, 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 변류기에서 생산한 교류 전류를 직류 전력으로 변환하는 과정에서 손실(Loss)이 발생하여, 전력 취득 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 변류기별로 컨버터를 설치해야 하기 때문에 실장 부품 수량이 증가하여 설치 비용 및 유지 보수 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 선로에 낮은 전류가 흐르는 경우 변류기에 유도되는 기준 이하의 전류가 유도되어 직류 전력을 변환하는 과정에서 발생하는 손실에 의해 필요한 전력(전원)을 생산할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 자기유도 전원 공급 장치는 초기 동작시 발생하는 높은 전압을 갖는 유입 전압(Inrush Voltage)에 의해 부품이 손상되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1444371호(명칭: 전자기 유도 방식 전원 공급 장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 변류기 코어에 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 코일을 권선하고 변류기에서 유도되는 전압을 근거로 적어도 하나의 코일이 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭하여 기준을 벗어나는 전압이 유도되는 상태에서도 설정 범위 이내의 전력을 생산하도록 한 자기유도 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 초기 구동시 설정시간 동안 가장 낮은 권선 수를 갖는 단위 코일이 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭하여 초기 구동시 과도한 유입 전압에 의한 부품 손상을 방지하도록 한 자기유도 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에 설치되어 전압을 유도하고, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기, 변류기에서 유도되는 전압을 감지하는 센싱부, 변류기에서 유도된 전압을 정류하는 정류부, 센싱부에서 감지한 전압을 근거로 복수의 단위 코일 중 적어도 하나가 정류부와 연결되도록 스위칭하는 스위칭부 및 초기 구동시 센싱부로 비상 전원을 공급하는 제1 전원 공급부를 포함하고, 센싱부는 제1 전원 공급부로부터 비상 전원이 인가되면 설정시간 동안 복수의 단위 코일 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일이 정류부와 연결되도록 스위칭한다. 이때, 제1 전원 공급부는 배터리일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 자기유도 전원 공급 장치는 초기 구동시 센싱부로 비상 전원을 공급하는 제2 전원 공급부를 더 포함하고, 제2 전원 공급부는 복수의 단위 코일 중 적어도 하나로부터 유도된 전원을 센싱부로 공급할 수 있다. 이때, 제2 전원 공급부는 복수의 다이오드로 구성된 정류회로일 수 있으며, 복수의 단위 코일 중 적어도 하나로부터 유도된 전원을 정류한 비상 전원을 센싱부로 공급할 수 있다.
스위칭부는 센싱부에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 미만이면 복수의 단위 코일 중 둘 이상이 정류부와 연결되도록 스위칭하고, 센싱부에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 이상이고 최대 기준 전압 이하이면 복수의 단위 코일 중 가장 높은 권선수를 갖는 단위 코일이 정류부와 연결되도록 스위칭하고, 센싱부에서 감지한 전압이 최대 기준 전압을 초과하면 복수의 단위 코일 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일이 정류부와 연결되도록 스위칭할 수 있다.
변류기는 서로 다른 권선 수를 갖는 2개 이상의 단위 코일을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에서 유도된 전압에 따라 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 단위 코일을 중 적어도 하나가 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭함으로써, 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정하여 일정한 전력을 부하로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에서 유도된 전압에 따라 서로 다른 권선 수를 갖는 복수의 단위 코일을 중 적어도 하나가 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭함으로써, 기준을 벗어나는 전류(즉, 기준 미만의 전류, 기준 초과의 전류)가 유도되는 상태에서도 부하에서 요구되는 범위 이내의 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에서 유도된 전압이 기준 미만이면 복수의 단위 코일이 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭함으로써, 전력선에서 유도된 전압이 낮은 상태에서도 부하에서 요구되는 범위 이내의 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에서 유도된 전압이 기준을 초과하면 복수의 단위 코일 중 권선 수가 가장 낮은 단위 코일이 정류부와 직렬 연결되도록 스위칭함으로써, 전력선에서 유도된 전압이 과도한 상태에서도 부하에서 요구되는 범위 이내의 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도함으로써, 정류부의 복잡도 또는 용량을 감소시키므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 초기 구동시 설정시간 동안 최소 권선 수를 갖는 단위 코일로 스위칭함으로써, 초기 동작시 발생하는 높은 전압의 유입 전압(Inrush Voltage)을 낮춰 유입 전압에 의해 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 입력 전압을 안정화함으로써, 전압 손실이 감소되어 전원 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선에서 유도된 전압에 따라 스위칭부를 제어하여 복수의 단위 코일 중 적어도 하나를 직렬 연결함으로써, 정상 동작 구간(즉, 유도된 전압이 최소 기준 전압 이상 최대 기준 전압 이하인 구간)에서 효율적인 에너지 컨트롤이 가능한 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 전력선의 복전에 따른 초기 구동(재구동)시 배터리(즉, 제1 전원 공급부)가 비상 전원을 센싱부로 공급함으로써, 전력선의 정전 후 복귀(즉, 복전)시 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압이 정류부로 인가되는 것을 방지하여 정류부의 소자 손상을 방지할 수 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 제1 전원 공급부(즉, 배터리)의 고장 발생시 제2 전원 공급부(즉, 정류회로)를 통해 전력선의 복전시 유도되는 전압을 정류하여 센싱부로 공급함으로써, 배터리(즉, 제1 전원 공급부)의 고장시에도 전력선의 정전 후 복귀(즉, 복전)시 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압이 정류부로 인가되는 것을 방지하여 정류부의 소자 손상을 방지할 수 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 제1 전원 공급부의 고장시 제2 전원 공급부의 비상 전원을 이용하여 동작 간의 에러(예를 들면, 제1 전원 공급부 고장) 등을 표시 및 전송할 수 있어 유지보수(즉, 에러에 대한 빠른 대응 및 보수)가 용이한 효과가 있다.
또한, 자기유도 전원 공급 장치는 제1 전원 공급부 및 제2 전원 공급부를 통한 주기적인 비상 전원 인가를 통해 정상 동작시에 코어, 변류기, 배터리, 정류 회로 등의 상시 고장을 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기유도 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 센싱부를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 6은 도 1의 스위칭부를 설명하기 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기유도 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 변류기(110), 센싱부(120), 스위칭부(130) 및 정류부(140)를 포함하여 구성된다.
변류기(110)는 대용량 전류가 흐르는 전력선(200)에 설치되어, 전력선(200)에 흐르는 대용량 전류로부터 전압(또는 전류, 전력)를 유도한다. 변류기(110)는 클램프 타입 등과 같이 전력선(200)에 탈부착 가능한 구조로 형성된다. 일례로, 변류기(110)는 전력선(200)에 탈부착이 용이하도록 그 내부의 코어(112)를 2 분할하여 상부 코어 및 하부 코어를 구성한다.
코어(112)에는 복수의 단위 코일(114)이 권선된다. 이때, 복수의 단위 코일(114) 중 적어도 2개의 단위 코일은 서로 다른 권선 수를 갖도록 권선된다.
일례로, 변류기(110)를 코어(112), 코어(112)를 권회하되 서로 다른 권선수를 갖도록 형성된 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)을 구비한다. 여기서, 자기유도 전원 공급 장치(100)를 용이하게 설명하기 위해, 변류기(110)가 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 변류기(110)가 3개 이상의 단위 코일(114)을 포함하여 구성될 수도 있다.
코어(112)는 상부 코어 및 하부 코어를 포함하여 구성된다. 이때, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나에는 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)이 형성된다.
제1 단위 코일(114a)은 코어(112)를 복수회 권선하는 코일로 구성된다. 이때, 제1 단위 코일(114a)의 표면은 절연물로 코팅될 수 있다.
제2 단위 코일(114b)은 복수회 권선하는 코일로 구성된다. 제2 단위 코일(114b)은 제1 단위 코일(114a)과 다른 위치에 권선되거나, 동일 위치에 중복되어 권선될 수 있다. 이때, 제2 단위 코일(114b)의 표면은 절연물로 코팅될 수 있다.
한편, 제1 단위 코일(114a)과 제2 단위 코일(114b)은 대략 3:1 정도의 권선비를 갖도록 형성된다. 일례로, 제1 단위 코일(114a)이 코어(112)를 150회 권선하는 코일로 구성되는 경우, 제2 단위 코일(114b)은 코어(112)를 50회 권선하는 코일로 구성된다.
이때, 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)의 양단은 스위칭부(130)에 연결된다.
센싱부(120)는 변류기(110)에서 유도된 전압을 감지한다. 이때, 센싱부(120)는 정류부(140)에 병렬로 연결되어 변류기(110)에 유도된 전압을 감지한다. 센싱부(120)는 감지한 전압을 스위칭부(130)로 전송한다. 여기서, 센싱부(120)는 감지한 전압을 근거로 스위칭 신호를 생성하여 스위칭부(130)로 전송할 수도 있다.
한편, 도 1에서는 센싱부(120)가 정류부(140)와 부하(300) 사이에 배치되어 일정한 전압(즉, 부하로 공급되는 전압)을 감지하는 것으로 이해될 수 있다.
하지만, 도 1에 도시된 정류부(140)는 변류기(110)에서 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하는 구성이며, 실제 구성에서는 센싱부(120)와 부하(300) 사이에 정류부(140)에서 변환된 직류 전압을 부하에서 요구되는 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(미도시)가 배치된다.
따라서, 센싱부(120)에서 감지하는 전압값은 변류기(110)에서 유도된 교류 전압을 정류부(140)에서 변환한 직류 전압의 값을 의미한다.
또 다른 한편, 도 1에서는 센싱부(120)가 정류부(140)와 부하(300) 사이에 배치되어 정류부(140)와 병렬 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 센싱부(120)가 스위칭부(130)와 정류부(140) 사이에 배치되어 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전압(즉, 변류기(110)에서 유도된 전압)의 값을 센싱할 수도 있다.
스위칭부(130)는 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동 여부 및 센싱부(120)에서 감지한 전압을 근거로 복수의 단위 코일(114) 중 적어도 하나가 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭한다.
스위칭부(130)는 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동시 설정시간(예를 들면, 대략 1분 정도) 동안 복수의 단위 코일(114) 중 가장 낮은 권선 수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭한다.
즉, 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동시 변류기(110)에서 최대 기준 전압 이상의 전압이 유도되어 자기유도 전원 공급 장치(100)를 구성하는 소자나, 부하(300)를 구성하는 소자가 파손될 수 있다.
이에, 스위칭부(130)는 초기 구동시 설정시간 동안 복수의 단위 코일(114) 중 가장 낮은 권선 수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭하여, 최대 기준 전압 이하의 전압이 정류부(140)로 인가되도록 한다. 이때, 스위칭부(130)는 센싱부(120)에서 감지되는 전압이 없거나, 자기유도 전원 공급 장치(100)의 전원이 꺼지면 가장 낮은 권선 수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭하는 것을 디폴트로 설정할 수도 있다.
이를 통해, 스위칭부(130)는 정류부(140)로 인가되는 전압을 최대 기준 전압 이하로 유지하여 자기유도 전원 공급 장치(100) 및 부하(300)를 구성하는 소자들의 파손을 방지한다.
스위칭부(130)는 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동 후 설정시간이 지나면 센싱부(120)에 감지한 전압을 근거로 복수의 단위 코일(114) 중 적어도 하나가 정류부(140)와 직렬 연결되도록 스위칭한다.
이때, 스위칭부(130)는 센싱부(120)에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 미만이면 복수의 단위 코일(114)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭하여, 변류기(110)에서 유도된 모든 전압을 정류부(140)로 인가한다. 여기서, 스위칭부(130)는 복수의 단위 코일(114) 중 일부(즉, 둘 이상)의 단위 코일(114)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 스위칭하여 최소 기준 전압 이상의 전압이 정류부(140)로 인가되도록 할 수도 있다.
스위칭부(130)는 센싱부(120)에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 이상이고 최대 기준 전압 이하이면 복수의 단위 코일(114) 중 가장 높은 권선수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)와 직렬 연결되도록 스위칭하여, 가장 높은 권선 수의 단위 코일(114)에서 유도된 전압을 정류부(140)로 인가한다.
스위칭부(130)는 센싱부(120)에서 감지한 전압이 최대 기준 전압을 초과하면 복수의 단위 코일(114) 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)와 직렬 연결되도록 스위칭하여, 가장 낮은 권선수의 단일 코일에서 유도된 전압을 정류부(140)로 인가한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 변류기(110)가 코어(112)에 상호 이격되어 권선된 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)로 구성되고, 제1 단위 코일(114a)이 제2 단위 코일(114b) 보다 높은 권선 수를 갖는 경우를 예로 들면, 스위칭부(130)는 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)에 연결된 복수의 입력 단자(132a~132d)와 정류부(140)에 연결된 한 쌍의 출력 단자(134a, 134b) 및 복수의 전환 스위치(136a~136c)를 포함하여 구성된다.
즉, 스위칭부(130)는 제1 단위 코일(114a)의 일단과 연결되는 제1 입력 단자(132a), 제1 단위 코일(114a)의 타단과 연결되는 제2 입력 단자(132b), 제2 단위 코일(114b)의 일단과 연결되는 제3 입력 단자(132c) 및 제2 단위 코일(114b)의 타단과 연결되는 제4 입력 단자(132d)를 포함할 수 있다.
스위칭부(130)는 정류부(140)와 연결되는 두 연결선에 각각 연결되는 제1 출력 단자(134a) 및 제2 출력 단자(134b)를 포함할 수 있다.
스위칭부(130)는 제1 출력 단자(134a)를 제1 입력 단자(132a) 또는 제3 입력 단자(132c)로 스위칭하는 제1 전환 스위치(136a), 제2 출력 단자(134b)를 제2 입력 단자(132b) 또는 제4 입력 단자(132d)로 스위칭하는 제2 전환 스위치(136b), 제2 입력 단자(132b) 및 제2 입력 단자(132b)의 연결을 스위칭하는 제3 전환 스위치(136c)를 포함할 수 있다.
스위칭부(130)는 변류기(110)에 유도되는 전압 또는 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동 여부를 근거로 입력 단자 및 출력 단자의 연결을 스위칭하여 변류기(110)의 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b) 중 적어도 하나를 정류부(140)에 직렬 연결한다.
변류기(110)에 유도되는 전압이 최소 기준 전압 미만이면 부하(300)에서 요구하는 전압 미만의 전압이 인가되므로, 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)에 유도되는 전압을 모두 정류부(140)로 인가되도록 해야 한다.
이에, 도 3에 도시된 바와 같이, 스위칭부(130)는 제3 전환 스위치(136c)를 스위칭하여 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)을 직렬 연결하고, 제1 전환 스위치(136a)가 제1 입력 단자(132a)와 제1 출력 단자(134a)에 연결되도록 스위칭하고, 제2 전환 스위치(136b)가 제4 입력 단자(132d)와 제2 출력 단자(134b)에 연결되도록 스위칭하여 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)이 정류부(140)에 직렬 연결되도록 한다.
그에 따라, 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b)이 직렬 연결되어 구성되는 코일에서 유도되는 전압이 정류부(140)에 인가된다.
한편, 변류기(110)에 유도되는 전압이 최소 기준 전압 이상 최대 기준 전압 이하이면 부하(300)에서 요구하는 전압 범위 내의 전압이 정류부(140)에 인가된다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭부(130)는 제1 전환 스위치(136a)가 제1 입력 단자(132a)와 제1 출력 단자(134a)에 연결되도록 스위칭하고, 제2 전환 스위치(136b)가 제2 입력 단자(132b)와 제2 출력 단자(134b)에 연결되도록 스위칭하여, 상대적으로 높은 권선 수를 갖는 제1 단위 코일(114a)에서 유도되는 전압을 정류부(140)로 인가하도록 한다.
또 다른 한편, 변류기(110)에서 유도되는 전압이 최대 기준 전압을 초과하면 정류부(140)를 구성하는 소자의 손상을 초래할 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 스위칭부(130)는 제1 전환 스위치(136a)가 제3 입력 단자(132c)와 제1 출력 단자(134a)에 연결되도록 스위칭하고, 제2 전환 스위치(136b)가 제4 입력 단자(132d)와 제2 출력 단자(134b)에 연결되도록 스위칭하여, 상대적으로 낮은 권선 수를 갖는 제2 단위 코일(114b)에서 유도되는 전압을 정류부(140)로 인가하도록 한다.
한편, 도 6을 참조하면, 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동시 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압(Inrush Voltage)이 인가되면 자기유도 전원 공급 장치(100) 또는 부하(300)를 구성하는 소자의 손상을 초래할 수 있다.
따라서, 스위칭부(130)는 자기유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동시 설정시간 동안 제1 전환 스위치(136a)가 제3 입력 단자(132c)와 제1 출력 단자(134a)에 연결되도록 스위칭하고, 제2 전환 스위치(136b)가 제4 입력 단자(132d)와 제2 출력 단자(134b)에 연결되도록 스위칭하여, 상대적으로 낮은 권선 수를 갖는 제2 단위 코일(114b)에서 유도되는 전압을 정류부(140)로 인가하도록 한다.
이를 통해, 스위칭부(130)는 변류기(110)에 유도되는 전압과 관계없이 정류부(140)로 설정 범위 내의 전압을 인가하여 소자의 손상을 방지할 수 있다.
정류부(140)는 연결선들을 통해 스위칭부(130)로부터 인가되는 전압을 정류하여 직류로 변환하여 부하(300)로 공급한다. 정류부(140)는 복수의 다이오드로 구성된 전파(全波) 정류회로 또는 반파(半波) 정류회로로 구성될 수 있다. 정류부(140)는 스위칭부(130)의 스위칭 구동에 따라 제1 단위 코일(114a) 및 제2 단위 코일(114b) 중 적어도 하나에서 유도된 전압을 직류로 변환하여 부하(300)로 공급한다.
한편, 도 7을 참조하면, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 초기 구동(또는 재구동)시 스위칭부(130)의 초기 동작 상태를 제어하기 위한 비상 전원을 공급하는 제1 전원 공급부(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 전력선(200)의 정전 후 복전에 따라 초기 구동(또는 재구동)시 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압이 인가될 수 있으므로, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 스위칭부(130)를 초기 동작 상태(도 5 및 도 6 참조)로 제어해야 한다.
하지만, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 전력선(200)에서 유도되는 전압에 의해 동작하므로, 초기 구동(또는 재구동)시 스위칭부(130)를 초기 동작 상태로 제어하지 못하는 경우가 발생한다.
즉, 스위칭부(130)를 제어하는 센싱부(120)는 정류부(140)의 후단에 배치되기 때문에 변류기(110)에서 전압이 유도되어야 동작한다.
이때, 변류기(110)에서 유도된 전압이 스위칭부(130) 및 정류부(140)를 거쳐 센싱부(120)에 인가되기 때문에, 변류기(110)에서 전압이 유도되어 전원이 센싱부(120)에 공급되기 이전에 유입 전압이 정류부(140)에 인가된다. 그에 따라, 스위칭부(130)를 초기 동작 상태로 제어하기 전에 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압이 인가되면, 정류부(140)를 구성하는 소자의 손상을 초래할 수 있다.
이에, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 스위칭부(130)의 제어를 위한 비상 전원을 센싱부(120)로 공급하는 제1 전원 공급부(150)를 더 포함한다.
제1 전원 공급부(150)는 배터리로 구성되며, 전력선(200)의 정전시 스위칭부(130)로 전원을 공급하여 초기 동작 상태를 유지하도록 한다. 이때, 센싱부(120)는 제1 전원 공급부(150)로부터 비상 전원이 인가되면 스위칭부(130)를 초기 동작 상태로 제어한다. 그에 따라, 스위칭부(130)는 변류기(110)를 구성하는 복수의 단위 코일(114)들 중에서 상대적으로 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일(114)이 정류부(140)와 연결되도록 스위칭하여 초기 동작 상태를 유지한다.
이때, 제1 전원 공급부(150)는 정류부(140)와 센싱부(120) 사이에 연결되며, 전력선(200)의 정전으로 인해 전압이 유도되지 않으면 센싱부(120)로 전원을 공급하여 스위칭부(130)를 초기 동작 상태로 제어하도록 한다.
한편, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 제1 전원 공급부(150)를 구성하는 배터리가 고장이면, 초기 구동(또는 재구동)시 스위칭부(130)를 초기 동작 상태로 제어하지 못하는 경우가 발생한다.
이에, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 제2 전원 공급부(160)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
제2 전원 공급부(160)는 일단이 제1 단위 코일(114) 및 제2 단위 코일(114) 중 적어도 하나에 연결되고, 타단이 정류부(140)와 센싱부(120) 사이에 연결된다. 이때, 제2 전원 공급부(160)는 복수의 소자로 구성된 정류회로로 구성되며, 변류기(110)에서 유도된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 센싱부(120)로 인가한다. 여기서, 제2 전원 공급부(160)는 변류기(110)에서 인가된 전압이 스위칭부(130)를 통해 정류부(140)로 인가되기 이전에 센싱부(120)로 전원을 공급한다. 그에 따라, 센싱부(120)는 스위칭부(130)를 초기 동작 상태를 유지하도록 제어한다.
이를 통해, 자기유도 전원 공급 장치(100)는 전력선(200)의 정전 후 복귀(즉, 복전)시 최대 기준 전압을 초과하는 유입 전압이 정류부(140)로 인가되는 것을 방지하여 정류부(140)의 소자 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 자기유도 전원 공급 장치 110: 변류기
112: 코어 114: 단위 코일
114a: 제1 단위 코일 114b: 제2 단위 코일
120: 센싱부 122: 제1 센싱 모듈
124: 제2 센싱 모듈 130: 스위칭부
132: 입력 단자 134: 제1 출력 단자
136: 전환 스위치 140: 정류부
150: 제1 전원 공급부 160: 제2 전원 공급부
200: 전력선 300: 부하

Claims (9)

  1. 전력선에 설치되어 전압을 유도하고, 서로 다른 권선 수를 갖는 2개 이상의 단위 코일을 포함하는 복수의 단위 코일을 구비한 변류기;
    상기 변류기에서 유도되는 전압을 감지하는 센싱부;
    상기 변류기에서 유도된 전압을 정류하는 정류부;
    상기 센싱부에서 감지한 전압을 근거로 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 하나가 상기 정류부와 연결되도록 스위칭하는 스위칭부; 및
    초기 구동시 상기 센싱부로 비상 전원을 공급하는 제1 전원 공급부를 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 제1 전원 공급부로부터 비상 전원이 인가되면 상기 스위칭부를 제어하여 설정시간 동안 상기 복수의 단위 코일 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일이 상기 정류부와 연결되도록 스위칭하는 자기유도 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전원 공급부는 배터리인 자기유도 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    초기 구동시 상기 센싱부로 비상 전원을 공급하는 제2 전원 공급부를 더 포함하고,
    상기 제2 전원 공급부는 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 하나로부터 유도된 전원을 상기 센싱부로 공급하는 자기유도 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전원 공급부는 복수의 다이오드로 구성된 정류회로인 자기유도 전원 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전원 공급부는 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 하나로부터 유도된 전원을 정류한 비상 전원을 상기 센싱부로 공급하는 자기유도 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 센싱부에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 미만이면 상기 복수의 단위 코일 중 둘 이상이 상기 정류부와 연결되도록 스위칭할 수 있는 자기유도 전원 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 센싱부에서 감지한 전압이 최소 기준 전압 이상이고 최대 기준 전압 이하이면 상기 복수의 단위 코일 중 가장 높은 권선수를 갖는 단위 코일이 상기 정류부와 연결되도록 스위칭할 수 있는 자기유도 전원 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 센싱부에서 감지한 전압이 최대 기준 전압을 초과하면 상기 복수의 단위 코일 중 가장 낮은 권선수를 갖는 단위 코일이 상기 정류부와 연결되도록 스위칭할 수 있는 자기유도 전원 공급 장치.
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