KR102142456B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 교류 전원을 수전하여 부하에 제공하는 복수의 전원 모듈; 상기 복수의 전원 모듈의 일측에 설치되어 자체 전력을 상기 부하에 공급하는 무정전 공급 모듈; 상기 복수의 전원 모듈 또는 무정전 공급 모듈의 일측에 설치되어 전력을 변환하여 상기 부하에 제공하는 인터버 모듈; 상기 복수의 전원 모듈, 무정전 공급 모듈 및 인버터 모듈의 외함 내부에 각각 구비되는 직류 버스바; 인접한 상기 직류 버스바를 연결하는 연결 버스바;를 포함하고, 상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에는, 각각 상기 직류 버스바의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되거나, 상기 직류 버스바의 하부에 상기 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비된다.

Description

전원 공급 장치{Power Supplying Device}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 전원 공급 모듈을 갖는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전원 공급 장치는 전원으로부터 교류 전원을 제공받아 부하가 사용할 수 있는 교류 또는 직류 전원으로 변환하여 부하에 공급하는 장치이다. 설비 규모가 크거나 안정적인 전력 공급이 필요한 곳에서는 다수개의 전원 공급 모듈로 구성된 전원 공급 장치가 설치된다. 이러한 다수의 전원 공급 모듈은 직류 버스 라인(직류 버스바)을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 다수의 전원 공급 모듈에는 무정전 공급 장치(UPS; Uninterruptible Power Supply)이 포함될 수 있다.
도 1을 참조하여 종래기술에 따른 전원 공급 장치를 살펴보면 다음과 같다.
종래기술에 따른 전원 공급 장치는 일렬로 배치된 복수의 전원 공급 모듈로 구성된다. 복수의 모듈은 예를 들면, 바이패스 모듈(1), 메인 모듈(2), 전력 반도체 모듈(3), 인버트 모듈(4)로 구성되어 있다. 복수의 모듈의 상부에는 직류 전원을 제공하는 공용 버스바(Common Busbar)(5)가 마련되어 각 모듈에 직류 전원을 제공한다.
메인 모듈(2)과 바이패스 모듈(1)은 교류 전원(6,7)을 제공받는다. 한편, 비상시 자체 전력 공급을 위한 무정전 전원 공급 모듈로서 전력 반도체 모듈(3)이 마련된다. 인버트 모듈(4)은 부하에 연결되어 부하(미도시)에 전원을 공급한다. 정상 상태에서는 메인 모듈(2)에서 교류 전원(7)에서 받은 전력을 부하로 공급하게 된다. 사고나 고장 등으로 인해 메인 모듈(2)이 작동하지 않는 경우에는 바이패스 모듈(1)이 교류 전원(6)으로부터 받은 전력을 부하로 공급하게 된다. 메인 모듈(2)로부터 바이패스 모듈(1)로 전원 공급 경로를 변경하는 경우에, 단전 상태를 방지하기 위하여 전력 반도체 모듈(3)이 임시로 부하에 전력을 제공하게 된다.
각 모듈에는 교류를 직류로 전환하는 AC/DC 컨버터(8), 직류를 교류로 전환하는 DC/AC 컨버터(9), 직류 전압을 승강시키기 위한 DC/DC 컨버터(10) 중에서 어느 하나 이상의 컨버터가 구비된다. 또한, 각 모듈에는 차단기, 제어장치, PLC, 또는 무정전 전원 제어기 등의 각종 전력기기가 설치된다.
이와 같은 각종 전력 기기와 컨버터는 보통 모듈 내에 2단으로 구성된다. 모듈 내에는 이들 전력기기와 컨버터를 연결하기 위하여 케이블(11) 또는 버스바(12)가 복잡하게 연결되어 있다.
이러한 종래기술에 따른 전원 공급 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 각 모듈이 일렬로 배치되어 있어 공간이 제한적일 때는 설치가 어렵다는 문제점이 있다. 예를 들어, 공간의 길이가 전체 모듈의 길이에 미치지 못하는 경우에는 전원 공급 장치를 설치하기 어렵다.
또한, 모듈 내부 구조를 살펴보면, 각 모듈은 2단 구조로 형성되어, 내부에 각종 전력 기기와 컨버터가 배치되고, 외부에는 공용 버스바가 배치되어 각 모듈에 전류를 공급하게 된다. 이들 공용 버스바와 모듈 간에는 연결 버스바 또는 연결 케이블이 사용된다. 이들 버스바와 케이블은 전력 기기와 컨버터 사이에 복잡하게 얽혀 있으므로 조립이나 설치 뿐만 아니라 유지 보수도 어렵게 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 제한된 길이를 갖는 공간 내에 배치가 가능한 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 모듈 내부의 기기들과 연결선이 간명하게 이루어져 설치 및 유지보수가 용이해지는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 교류 전원을 수전하여 부하에 제공하는 복수의 전원 모듈; 상기 복수의 전원 모듈의 일측에 설치되어 자체 전력을 상기 부하에 공급하는 무정전 공급 모듈; 상기 복수의 전원 모듈 또는 무정전 공급 모듈의 일측에 설치되어 전력을 변환하여 상기 부하에 제공하는 인터버 모듈; 상기 복수의 전원 모듈, 무정전 공급 모듈 및 인버터 모듈의 외함 내부에 각각 구비되는 직류 버스바; 인접한 상기 직류 버스바를 연결하는 연결 버스바;를 포함하고, 상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에는, 각각 상기 직류 버스바의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되거나, 상기 직류 버스바의 하부에 상기 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비된다.
여기서, 상기 복수의 전원 모듈은 정상 상태에서 상기 부하에 전력을 공급하는 메인 모듈과 상기 메인 모듈이 작동 불능시에 상기 부하에 전력을 공급하는 바이패스 모듈을 포함한다.
또한, 상기 복수의 전원 모듈와 무정전 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈을 더 포함한다.
또한, 상기 직류 버스바는 각각의 상기 외함의 중간부에 설치된다.
또한, 상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에, 상기 직류 버스바의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되는 경우에는 나머지 전력 기기는 상기 직류 버스바의 하부에 배치되고, 상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에, 상기 직류 버스바의 하부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되는 경우에는 나머지 전력 기기는 상기 직류 버스바의 상부에 배치된다.
또한, 상기 제어 모듈에는 상기 제어 모듈의 내부에 구비되는 상기 직류 버스바에 연결되고 상기 제어 모듈의 외부에 노출되는 외부 직류 버스바가 마련될 수 있다.
또한, 상기 직류 버스바에는, 양 단부에 길이 방향을 따라 형성되는 종방향 연결부와, 측면부에 폭 방향을 따라 형성되는 횡방향 연결부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 연결 버스바는 상기 종방향 연결부 또는 횡방향 연결부가 체결되도록 홈으로 형성되는 결합부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 결합부는 'U'자형 홈 또는 단차홈인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외함의 테두리에 배치되는 외곽 프레임과 인접한 상기 외곽 프레임의 사이에 배치되는 중간 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 외곽 프레임은 일측면에 길이방향을 따라 절개부가 절개 형성되고, 상기 일측면에 대향하는 타측면에 길이 방향을 따라 복수의 체결공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결공이 형성되는 면에는 길이 방향을 따라 오목하게 형성되는 단차부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 외곽 프레임의 양단부에는 체결홈이 형성될 수 있다.
또한, 인접한 3개의 상기 외곽 프레임을 연결하는 3방향 프레임 연결구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 3방향 프레임 연결구는 몸체부와 상기 몸체부에서 서로 직교하는 3방향으로 각각 돌출 형성되어 상기 체결홈에 삽입되는 3개의 체결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중간 프레임은 양 단부에 절개 형성되는 끼움부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 끼움부에 삽입 결합되고 상기 외곽 프레임에 체결되는 1방향 프레임 연결구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 1방향 프레임 연결구는 단차 형성되어 상기 끼움부에 삽입되는 삽입부와, 나사홀이 형성되고 상기 외곽 프레임에 맞닿는 결합면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외함에는 상기 종방향 연결부 또는 횡방향 연결부가 배치된 부분에 버스바홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 외함에는 상기 외곽 프레임의 일부가 노출되도록 프레임홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 각 실시예에 따른 전원 공급 장치에 의하면 한정된 길이를 갖는 공간 내에 설치가 가능하다. 즉, 복수의 모듈이 일렬로 늘어선 형태 외에 다열로 배치될 수 있다. 또한, 각 모듈의 배치 방향이 다르게 설정될 수 있다.
또한, 모듈 내부의 장치와 버스바가 간명하게 배치되어 유지 보수가 용이하다.
각 모듈은 규격화되어 다양한 구성으로 조립 및 배치가 용이하다. 즉, 필요한 모듈을 적절히 선택하여 연결, 배치, 사용할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 공급 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구조도이다.
도 3은 도 2에서 어느 하나의 모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에 적용되는 직류 버스바와 연결 버스바의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에 적용되는 모듈 프레임의 사시도이다.
도 6은 도 5에서 외곽 프레임의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5에서 중간 프레임의 분해 사시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 각 실시예에 따른 전원 공급 장치의 배치도로서 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구조도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 전원 공급 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 교류 전원을 수전하여 부하에 제공하는 복수의 전원 모듈(20,30); 상기 복수의 전원 모듈(20,30) 일측에 설치되어 자체 전력을 상기 부하에 공급하는 무정전 공급 모듈(35); 상기 복수의 전원 모듈 또는 무정전 공급 모듈의 일측에 설치되어 전력을 변환하여 상기 부하에 제공하는 인터버 모듈(40); 상기 복수의 전원 모듈(20,30), 무정전 공급 모듈(35) 및 인버터 모듈(40) 내부에 각각 구비되는 직류 버스바(60); 인접한 상기 직류 버스바(60)를 연결하는 연결 버스바(65);를 포함하고, 상기 복수의 전원 모듈(20,30) 및 무정전 공급 모듈(35)은 각각 상기 직류 버스바(60)의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되거나, 상기 직류 버스바의 하부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 복수의 모듈을 포함한다. 이러한 복수의 모듈은 전원 모듈(20,30,35)과 인버트 모듈(40) 및 제어 모듈(25)로 구성될 수 있다. 여기서, 전원 모듈(20,30,35)은 메인 모듈(30), 바이패스 모듈(20), 무정전 공급 모듈(35)을 포함할 수 있다.
메인 모듈(30)과 바이패스 모듈(20)은 각각 교류 전원(51,52)으로부터 교류 전력을 제공받는다. 정상 상태에서는 메인 모듈(20)에서 제1 교류 전원(51)에서 받은 전력을 부하(미도시)로 공급하게 된다. 사고나 고장 등으로 인해 메인 모듈(30)의 작동이 불가능한 경우에는 바이패스 모듈(20)이 제2 교류 전원(52)으로부터 받은 전력을 부하로 공급하게 된다.
한편, 비상시 자체 전력 공급을 위해 무정전 전원 공급 모듈(35)이 마련된다. 무정전 공급 모듈(35)은 전력 반도체 모듈이라고도 한다. 무정전 공급 모듈(35)은 메인 모듈(30)로부터 바이패스 모듈(20) 상호간에 전원 공급 경로를 변경하는 경우에 단전 방지를 위해 임시로 사용될 수 있다.
인버트 모듈(40)은 상기 모듈에서 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하에 전원을 공급한다.
본 발명의 특징에 대해 각 모듈별로 구체적으로 설명하기로 한다.
메인 모듈(30)은 정상 상태에서 전원(제1 교류 전원(51))으로부터 교류 전원을 수전하여 직류 전원으로 변환하여 다른 모듈 또는 부하에 직류 전원을 공급하는 장치이다.
메인 모듈(30)은 제1 교류전원(51)에서 교류 전력을 수전받는다.
메인 모듈(30)에는 제1 교류 전원(51)에서 수전받은 교류 전력을 직류 전력으로 전환하기 위하여 제1 교류(AC)/직류(DC) 컨버터(56) 및 제2 교류/직류 컨버터(57)를 구비한다. 제1 교류/직류 컨버터(56) 또는 제2 교류/직류 컨버터(57)는 복수개로 구비될 수 있다.
메인 모듈(30)에는 제1 교류/직류 컨버터(56)로부터 변환된 직류 전력의 전송을 위해 직류 버스바(60)가 구비된다. 직류 버스바(60)는 메인 모듈(30)의 중간부에 설치된다.
메인 모듈(30)에는 과전류나 지락 사고 등 송배전 계통의 사고에 대비하여 교류 전력 라인에 설치되는 교류 차단기(71)와 직류 전력 라인에 설치되는 직류 차단기(72)가 구비된다. 교류 차단기(71)와 직류 차단기(72)는 메인 모듈(30)에서 직류 버스바(60)의 상부에 배치된다.
메인 모듈(30)에서 상기 제1 교류/직류 컨버터(56)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치된다.
메인 모듈(30)에서 제1 교류/직류 컨버터(56)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치되고, 차단기(71,72) 등 기타 전력 기기는 직류 버스바(60)의 상부에 배치되고 이러한 배치는 각 모듈에 공통적으로 적용됨으로써 모듈간 규격화가 가능하고 조립 및 설치의 용이성이 확보되고 유지 보수시에도 편리성이 증대된다.
바이패스 모듈(20)은 메인 모듈(30)이 정상적인 통전 기능을 수행할 수 없는 경우에 전원(제2 교류전원(52))으로부터 교류 전원을 수전하여 직류 전원으로 변환하여 다른 모듈 또는 부하에 직류 전원을 공급하는 장치이다.
바이패스 모듈(20)은 제2 교류전원(52)에서 교류 전력을 수전받는다.
바이패스 모듈(20)에는 제2 교류 전원(52)에서 수전받은 교류 전력을 직류 전력으로 전환하기 위하여 제1 교류/직류 컨버터(56) 및 제2 교류/직류 컨버터(57)를 구비한다. 제1 교류/직류 컨버터(56) 또는 제2 교류/직류 컨버터(57)는 복수개로 구비될 수 있다.
바이패스 모듈(20)에는 제1 교류/직류 컨버터(56)로부터 변환된 직류 전력의 전송을 위해 직류 버스바(60)가 구비된다. 직류 버스바(60)는 바이패스 모듈(20)의 중간부에 설치된다.
바이패스 모듈(20)에는 과전류나 지락 사고 등 송배전 계통의 사고에 대비하여 교류 전력 라인에 설치되는 교류 차단기(71)와 직류 전력 라인에 설치되는 직류 차단기(72)가 구비된다. 교류 차단기(71)와 직류 차단기(72)는 바이패스 모듈(20)에서 직류 버스바(60)의 상부에 배치된다.
바이패스 모듈(20)에서 상기 제1 교류/직류 컨버터(56)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치된다.
바이패스 모듈(20)에서 제1 교류/직류 컨버터(56)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치되고, 차단기(71,72) 등 기타 전력 기기는 직류 버스바(60)의 상부에 배치되고 이러한 배치는 각 모듈에 공통적으로 적용됨으로써 모듈간 규격화가 가능하고 조립 및 설치의 용이성이 확보되고 유지 보수시에도 편리성이 증대된다.
제어 모듈(25)은 전원 모듈(20,30,35)을 제어하여 부하에 전력 공급을 원활하게 하고 외부에 직류 전력을 전송하기 위하여 마련된다. 제어 모듈(25)에는 전원 공급 장치의 각 모듈을 제어하기 위한 각종 제어 장치나 인터페이스 기기들이 설치된다. 이러한 장치나 기기들로서 PLC HMI(programmable logic controller Human Machine Interface), UPS S/W(uninterruptible power supply switch), 제어 TR(transmit-receive switch) 등을 포함한다.
제어 모듈(25)에는 모듈간 직류 전력의 전송을 위해 직류 버스바(60)가 구비된다. 직류 버스바(60)는 제어 모듈(25)의 중간부에 설치된다.
제어 모듈(25)에는 전원 공급 장치와 외부 사이의 직류 전력의 전송을 위해 외부 직류 버스바(69)가 구비된다. 외부 직류 버스바(69)는 제어 모듈(25)의 직류 버스바(60)에서 연결되어 제어 모듈(25) 외부로 노출된다.
제어 모듈(25)에는 과전류나 지락 사고 등 송배전 계통의 사고에 대비하여 직류 전력 라인에 설치되는 직류 차단기(72)가 구비된다. 직류 차단기(72)는 제어 모듈(25)에서 직류 버스바(60)의 상부에 배치된다.
무정전 공급 모듈(35)은 자체 전원으로 부하에 전력을 공급하기 위하여 마련된다. 무정전 공급 모듈(35)은 임시 전원 공급 모듈이다. 예를 들어, 무정전 공급 모듈(35)은 메인 모듈(30)에서 바이패스 모듈(20)로 전원 공급 선로를 변경하는 경우에 전원의 끊김(단전)을 방지하기 위하여 마련된다.
무정전 공급 모듈(35)에는 배터리 전원(55)에서 전력을 수전한다.
무정전 공급 모듈(35)에는 배터리 전원(55)에서 수전받은 직류 전력을 승강하기 위하여 제1 직류(DC)/직류(DC) 컨버터(58) 및 제2 직류/직류 컨버터(59)를 구비한다. 제1 교류/직류 컨버터(56) 또는 제2 교류/직류 컨버터(57)는 복수개로 구비될 수 있다.
무정전 공급 모듈(35)에는 직류 전력의 전송을 위해 직류 버스바(60)가 구비된다. 직류 버스바(60)는 무정전 공급 모듈(35)의 중간부에 설치된다.
무정전 공급 모듈(35)에는 과전류나 지락 사고 등 송배전 계통의 사고에 대비하여 직류 전력 라인에 설치되는 직류 차단기(72)가 구비된다. 또한, 배터리 전원(55)과 직류 전력 라인 사이에는 제2 직류 차단기(73)가 구비된다. 직류 차단기(72)와 제2 직류 차단기(73)는 무정전 공급 모듈(35)에서 직류 버스바(60)의 상부에 배치된다.
무정전 공급 모듈(35)에서 상기 제1 직류/직류 컨버터(58)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치된다.
무정전 공급 모듈(35)에서 제1 직류/직류 컨버터(58)는 직류 버스바(60)의 하부에 배치되고, 차단기(71,72) 등 기타 전력 기기는 직류 버스바(60)의 상부에 배치되고 이러한 배치는 각 모듈에 공통적으로 적용됨으로써 모듈간 규격화가 가능하고 조립 및 설치의 용이성이 확보되고 유지 보수시에도 편리성이 증대된다.
인버터 모듈(40)은 각 모듈에서 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하에 교류 전력을 공급하기 위하여 마련된다. 인버터 모듈(40)에는 인버터(41)가 복수개 마련된다. 인버터(41)는 메인 모듈(30), 제어 모듈(25), 무정전 공급 모듈(35)에 각각 연결된다. 인버터(41)에서 교류로 전환된 전력은 각 부하에 제공된다.
인버트 모듈(40)에는 각 모듈에서 제공되는 직류 전력을 전송하기 위하여 직류 버스바(60)가 구비된다.
도 3은 도 2에서 메인 모듈의 사시도, 도 4는 각 모듈에 적용되는 직류 버스바와 연결 버스바의 사시도이다.
각 모듈(20,25,30,35,40)은 구조물로서 외함과 프레임을 포함한다. 각 모듈에 공통적으로 적용될 수 있는 사항이므로 하나의 예로서 메인 모듈(30)에 대해 설명하기로 한다. 특별히 예외적으로 설명되고 적용되는 것이 아닌 한, 이하 설명되는 사항들은 메인 모듈(30) 뿐만 아니라 다른 모듈에도 적용될 수 있다.
메인 모듈(30)은 구조물로서 외함(31)과 프레임(80,85,45)을 갖는다. 외함(31)은 각 전력 기기를 수용하기 위하여 마련된다. 프레임(80,85,45)은 외함(31) 내에 구비되는 외곽 프레임(80)과 중간 프레임(85) 및 외함(31)의 하부에 구비되는 베이스 프레임(45)을 포함한다. 각 프레임(80,85,45)은 선택적으로 구비될 수 있다.
외함(31)은 캐비넷 형태로 형성될 수 있다. 외함(31)의 전면에는 도어(34, 도 8 참조)가 형성되어 도어(34)를 개방시 내부에 접근할 수 있다. 외함(31)은 베이스 프레임(45)에 의해 지지된다.
외함(31)에는 양 측면과 후면에 프레임(80,85)이 노출될 수 있는 프레임홀(32)과 직류 버스바(61)가 노출될 수 있는 버스바홀(33)이 각각 복수 개 형성된다. 프레임홀(32)은 상,하단부에 형성되고, 버스바홀(33)은 중간부에 형성될 수 있다.
직류 버스바(60)는 상대적으로 길이가 긴 제1 직류 버스바(61)와 상대적으로 길이가 짧은 제2 직류 버스바(64), 그리고 상기 제1 직류 버스바(61) 또는 제2 직류 버스바(64)를 서로 연결하는 연결 버스바(65)를 포함한다. 외함(31)의 내부에는 제1 직류 버스바(61) 또는 제2 직류 버스바(64)가 설치된다. 모듈별로 적합한 직류 버스바가 적용된다.
제1 직류 버스바(61)는 외함(31)의 중간부에 설치될 수 있다. 이에 따라, 제1 직류 버스바(61)를 기준으로 제1단 및 제2단으로 구분될 수 있다. 컨버터는 제1 직류 버스바(61)의 하부(즉, 제1단)에 배치되고, 컨버터를 제외한 차단기 등의 나머지 전력 기기는 제1 직류 버스바(61)의 상부(즉, 제2단)에 배치될 수 있다. 물론 이와 반대의 경우로 설치하는 경우도 가능하다.
제1 직류 버스바(61)는 판상의 플레이트로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 직류 버스바(61)의 양단부에는 길이 방향으로 종방향 연결부(62)가 형성된다. 한편, 제1 직류 버스바(61)에는 측면부에 폭 방향으로 횡방향 연결부(63)가 형성된다. 종방향 연결부(62)는 횡방향 연결부(63)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 횡방향 연결부(63)는 복수로 마련될 수 있다.
제2 직류 버스바(64)는 제1 직류 버스바(61)와 유사하게 형성될 수 있다. 제2 직류 버스바(64)는 횡방향 연결부(63)가 단수로 구비될 수 있다는 점 외에는 제1 직류 버스바(61)와 유사하게 형성될 수 있다.
인접한 모듈 간에 각 직류 버스바(61,64)를 연결하기 위하여 연결 버스바(65)가 마련된다. 연결 버스바(65)는 판상의 플레이트로 형성될 수 있다. 연결 버스바(65)는 양단부에 각각 직류 버스바(61,64)가 연결될 수 있는 결합부(66)가 마련된다. 결합부(66)는 연결부(62,63)가 수용될 수 있는 홈으로 형성될 수 있다. 여기서, 결합부(66)는 'U'자형 홈 또는 단차홈 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
직류 버스바(61,64)와 연결 버스바(65)는 나사 결합에 의해 체결될 수 있다. 직류 버스바(60)와 연결 버스바(65)에 의해 직류 전원은 각 모듈간 또는 외부로 전송될 수 있다. 또한, 직류 버스바(60)는 제1 직류 버스바(61)와 제2 직류 버스바(64) 및 연결 버스바(65)가 구분되어 직류 버스바(61,64)가 모듈 내부에 설치되므로 각 모듈은 독립적으로 배치되고 선택적으로 장치를 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에 적용되는 모듈 프레임의 사시도, 도 6은 도 5에서 외곽 프레임의 분해 사시도, 도 7은 도 5에서 중간 프레임의 분해 사시도이다.
프레임(80,85,45)은 외함(31) 내에 구비되는 외곽 프레임(80)과 중간 프레임(85) 및 외함(31)의 하부에 구비되는 베이스 프레임(45)을 포함한다.
외함(31)의 하부에는 베이스 프레임(45)이 마련된다. 베이스 프레임(45)은 모듈을 지지한다.
외함(31) 내부에는 외곽 프레임(80)과 중간 프레임(85)이 구비된다.
외곽 프레임(80)은 외함(31)의 테두리에 배치되어 외함(31)을 지지한다. 외곽 프레임(80)은 일자형으로 형성될 수 있다. 외곽 프레임(80)의 단면은 장방형으로 형성되고 내부는 중공부가 형성될 수 있다. 외곽 프레임(80)은 적절한 길이로 형성되어, 외함(31)의 테두리를 따라 가로 방향, 또는 세로 방향으로 배치된다.
외곽 프레임(80)은 일측면에 길이방향을 따라 절개부(81)가 절개 형성되고, 상기 일측면에 대향하는 타측면에는 길이 방향을 따라 복수의 체결공(82)이 형성된다. 체결공(82)이 형성되는 면에는 길이 방향을 따라 오목하게 형성되는 단차부(83)가 형성될 수 있다. 외곽 프레임(80)의 양단부에는 체결홈(84)이 형성된다.
3방향 프레임 연결구(90)가 마련된다. 3방향 프레임 연결구(90)는 외곽 프레임(80)을 연결하기 위하여 마련된다. 3방향 프레임 연결구(90)는 몸체부(91)와 상기 몸체부(91)에서 직교하는 3방향으로 각각 돌출되는 체결부(92,93,94)를 포함한다. 예를 들어, 각 체결부(92,93,94)는 서로 직교하는 x,y,z 방향으로 돌출하도록 형성될 수 있다.
3방향 프레임 연결구(90)의 각 체결부(92,93,94)는 외곽 프레임(80)의 체결홈(84)에 삽입된다. 외곽 프레임(80)들은 3방향 프레임 연결구(90)에 연결되어 3차원적 형상을 이루고 외함(31)의 테두리에 설치되어 외함(31)을 지지하게 된다.
3방향 프레임 연결구(90)의 제1 체결부(92)에는 결합홀(95)이 형성된다. 외곽 프레임(80)의 절개부(81), 제1 체결부(92)의 결합홀(95), 베이스 프레임(45)의 체결홀(46)이 일직선 상에 놓이도록 결합된 상태에서 상기 절개부(81), 결합홀(95), 체결홀(46)을 관통해 체결되는 나사에 의해 외곽 프레임(80)은 베이스 프레임(45)에 고정 결합된다. 이에 따라, 외함(31)은 베이스 프레임(45)에 고정되어 지지를 받는다. 베이스 프레임(45)이 적용되지 않는 부분에 있어서는 외곽 프레임(80)이 3방향 프레임 연결구(90)에 연결되고 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.
2개의 외곽 프레임(80) 사이에 중간 프레임(85)이 결합될 수 있다. 중간 프레임(85)은 외곽 프레임(80)의 길이가 길게 형성되는 곳에 지지력을 보강하기 위하여 설치될 수 있다. 중간 프레임(85)은 양 단부에 절개 형성되는 끼움부(86)가 마련된다.
상기 끼움부(86)에 결합되는 1방향 프레임 연결구(96)가 마련된다. 1방향 프레임 연결구(96)는 대략적으로 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 1방향 프레임 연결구(96)는 중간 프레임(85)의 끼움부(86)에 끼움 결합되고 외곽 프레임(80)에 나사 결합된다.
1방향 프레임 연결구(96)는 단차 형성되는 삽입부(97)와 나사홀(98)이 형성되는 결합면부(99)를 포함한다. 1방향 프레임 연결구(96)의 삽입부(97)가 중간 프레임(85)의 양단부에 형성된 끼움부(86)에 삽입 결합되고, 1방향 프레임 연결구(96)의 결합면부(99)가 외곽 프레임(80)에 맞대어져 결합된다.
위와 같은 구성들을 갖는 전원 공급 장치에 있어서 각 모듈의 배치 형태를 살펴보면 다음과 같다.
도 8에 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 평면도가 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여 기타 구성요소는 도시하지 않고, 외함과 버스바만 도시하였다.
이 실시예에서 각 모듈은 일렬로 배치된다. 좌측으로부터 바이패스 모듈(20), 제어 모듈(25), 메인 모듈(30), 무정전 공급 모듈(35), 인버터 모듈(40)이 배치된 예가 도시되어 있다. 여기서, 이러한 모듈 간의 배치 순서는 필요에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
인접한 모듈의 직류 버스바(61,64)는 연결 버스바(65)에 의해 연결된다. 각 모듈의 직류 버스바(61,64)의 종방향 연결부(62)에 연결 버스바(65)가 결합된 형태로 연결된다.
여기서, 별도로 도시하지는 않았지만, 인접한 모듈 사이에 서로 접하는 2개의 외곽 프레임(80)은 프레임홀(32)을 통해 서로 나사 결합될 수 있다. 이에 따라, 외함(31)의 지지력이 향상된다.
도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치의 평면도가 도시되어 있다.
이 실시예에서는 각 모듈이 2열로 배치된 상태가 도시되어 있다. 제어 모듈(25)을 제외한 나머지 모듈은 서로 후면을 마주한 상태로 2열로 배치된다. 동일한 열에 배치된 모듈 간에는 직류 버스바(61)의 종방향 연결부(62)와 연결 버스바(65)가 서로 결합된 상태로 연결되고, 서로 다른 열에 배치되고 인접한(마주한) 모듈 간에는 직류 버스바(61)의 횡방향 연결부(63)와 연결 버스바(65)가 서로 결합된 상태로 연결된 것이 나타나 있다.
이와 같이 모듈이 복수열로 배치된 구성에 의하면 전원 공급 장치가 차지하는 면적은 동일하지만 길이가 감소하므로 길이 방향이 제한된 공간 내에 설치가 가능해진다.
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치의 평면도가 도시되어 있다.
이 실시예에서는 전원 공급 장치가 설치되는 중심부에 공간이 생기도록 각 모듈이 둘러싸는 형태로 배치된 상태가 도시되어 있다. 어느 모듈의 후면에 인접한 모듈의 측면이 맞닿는 방식으로 배치될 수 있다. 어느 모듈의 직류 버스바(61)의 종방향 연결부(62)와 인접한 모듈의 직류 버스바(61)의 횡방향 연결부(63)가 연결 버스바(65)에 의해 연결된다. 이 실시예의 전원 공급 장치는 거의 정방향에 가깝게 바닥 면적을 차지하고 중간에 빈 공간이 형성되므로 설치공간이 좁은 공간에 설치될 수 있고, 유지 보수를 위한 작업 공간이 마련될 수 있다.
본 발명의 각 실시예에 따른 전원 공급 장치에 의하면 한정된 길이를 갖는 공간 내에 설치가 가능하다. 즉, 복수의 모듈이 일렬로 늘어선 형태 외에 다열로 배치될 수 있다. 또한, 각 모듈의 배치 방향이 다르게 설정될 수 있다.
또한, 모듈 내부의 장치와 버스바가 간명하게 배치되어 유지 보수가 용이하다.
각 모듈은 규격화되어 다양한 구성으로 조립 및 배치가 용이하다. 즉, 필요한 모듈을 적절히 선택하여 연결, 배치, 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20 바이패스 모듈 25 제어 모듈
30 메인 모듈 31 외함
32 프레임홀 33 버스바홀
34 도어 35 무정전 공급 모듈
40 인버터 모듈 41 인버터
45 베이스 프레임 51,52 제1,제2 교류전원
55 배터리 전원 56,57 제1,제2 교류/직류 컨버터
58,59 제1,제2 직류/직류 컨버터 60 직류 버스바
61,64 제1, 제2 직류 버스바 62 종방향 연결부
63 횡방향 연결부 65 연결 버스바
66 결합부 69 외부 직류 버스바
71 교류 차단기 73 직류 차단기
80 외곽 프레임 81 절개부
82 체결공 83 단차부
84 체결홈 85 중간 프레임
86 끼움부 90 3방향 프레임 연결구
91 몸체부 92,93,94 체결부
95 결합홀 96 1방향 프레임 연결구
97 삽입부 98 나사홀
99 결합면부

Claims (20)

  1. 교류 전원을 수전하여 부하에 제공하는 복수의 전원 모듈;
    상기 복수의 전원 모듈의 일측에 설치되어 자체 전력을 상기 부하에 공급하는 무정전 공급 모듈;
    상기 복수의 전원 모듈 또는 무정전 공급 모듈의 일측에 설치되어 전력을 변환하여 상기 부하에 제공하는 인터버 모듈;
    상기 복수의 전원 모듈, 무정전 공급 모듈 및 인버터 모듈의 외함 내부에 각각 구비되는 직류 버스바;
    인접한 상기 직류 버스바를 연결하는 연결 버스바;를 포함하고,
    상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에는, 각각 상기 직류 버스바의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되거나, 상기 직류 버스바의 하부에 상기 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되고,
    각각의 상기 모듈의 외함에는 양 측면과 후면에 직류 버스바가 노출될 수 있는 버스바홀이 각각 복수 개 형성되고,
    상기 직류 버스바는, 양단부에 길이 방향으로 종방향 연결부가 형성되고, 측면부에 폭 방향으로 횡방향 연결부가 형성되고,
    상기 종방향 연결부 또는 횡방향 연결부에 결합되는 결합부가 양단에 형성되는 연결 버스바를 더 포함하고,
    상기 직류 버스바와 연결 버스바는 상기 버스바홀을 통해 연결되고,
    각각의 상기 모듈은 인접한 모듈과 후면 또는 측면이 접하는 방식으로 배치되는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전원 모듈은 정상 상태에서 상기 부하에 전력을 공급하는 메인 모듈과 상기 메인 모듈이 작동 불능시에 상기 부하에 전력을 공급하는 바이패스 모듈을 포함하는 전원 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 전원 모듈와 무정전 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 전원 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직류 버스바는 각각의 상기 외함의 중간부에 설치되는 전원 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에, 상기 직류 버스바의 상부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되는 경우에는 나머지 전력 기기는 상기 직류 버스바의 하부에 배치되고,
    상기 복수의 전원 모듈 및 무정전 공급 모듈 내부에, 상기 직류 버스바의 하부에 교류/직류 컨버터 또는 직류/직류 컨버터가 구비되는 경우에는 나머지 전력 기기는 상기 직류 버스바의 상부에 배치 전원 공급 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어 모듈에는 상기 제어 모듈의 내부에 구비되는 상기 직류 버스바에 연결되고 상기 제어 모듈의 외부에 노출되는 외부 직류 버스바가 마련되는 전원 공급 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 결합부는 'U'자형 홈 또는 단차홈인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 외함의 테두리에 배치되는 외곽 프레임과 인접한 상기 외곽 프레임의 사이에 배치되는 중간 프레임을 포함하는 전원 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 외곽 프레임은 일측면에 길이방향을 따라 절개부가 절개 형성되고, 상기 일측면에 대향하는 타측면에 길이 방향을 따라 복수의 체결공이 형성되는 전원 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 체결공이 형성되는 면에는 길이 방향을 따라 오목하게 형성되는 단차부가 형성되는 전원 공급 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 외곽 프레임의 양단부에는 체결홈이 형성되는 전원 공급 장치.
  14. 제13항에 있어서, 인접한 3개의 상기 외곽 프레임을 연결하는 3방향 프레임 연결구를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 3방향 프레임 연결구는 몸체부와 상기 몸체부에서 서로 직교하는 3방향으로 각각 돌출 형성되어 상기 체결홈에 삽입되는 3개의 체결부를 포함하는 전원 공급 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 중간 프레임은 양 단부에 절개 형성되는 끼움부가 마련되는 전원 공급 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 끼움부에 삽입 결합되고 상기 외곽 프레임에 체결되는 1방향 프레임 연결구를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 1방향 프레임 연결구는 단차 형성되어 상기 끼움부에 삽입되는 삽입부와, 나사홀이 형성되고 상기 외곽 프레임에 맞닿는 결합면부를 포함하는 전원 공급 장치.
  19. 삭제
  20. 제10항에 있어서, 상기 외함에는 상기 외곽 프레임의 일부가 노출되도록 프레임홀이 형성되는 전원 공급 장치.
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