KR102147770B1 - 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치 - Google Patents

밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 개의 전원공급모듈이 복수 개의 트랙에 전력을 공급하는 무선 전력전송 장치에서 각 트랙에 발생하는 부하가 서로 상이한 경우에도 각 트랙에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱하는 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 기술로서, 개별 트랙에 걸리는 부하가 서로 상이한 경우에도 각 전원공급모듈로부터의 전력이 각 트랙에 제공될 때 개별 트랙의 입력단에 장착된 트랜스포머가 각 트랙에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱하는 기술이다. 본 발명에 따르면, 복수의 트랙 입력단에 각 트랙의 전류 밸런싱을 위한 트랜스포머를 장착함에 따라 각 트랙의 전류 제어를 위한 별도의 제어장비를 구비할 필요가 없는 장점이 있다.

Description

밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치 {wireless power transfer device of fault-ride-through type using excitation potential of balancing transformer}
본 발명은 복수 개의 전원공급모듈이 복수 개의 트랙에 전력을 공급하는 무선 전력전송 장치에서 각 트랙에 발생하는 부하가 서로 상이한 경우에도 각 트랙에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱하는 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 기술이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 개별 트랙에 걸리는 부하가 서로 상이한 경우에도 각 전원공급모듈로부터의 전력이 각 트랙에 제공될 때 개별 트랙의 입력단에 장착된 트랜스포머가 각 트랙에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱하는 기술이다.
일반적으로 대차가 이동하면서 무선으로 전력을 공급받는 트랙은 그 설치되는 공간의 규격에 따라 복수 개 설치되며 그 복수 개의 트랙을 각각 담당하는 복수 개의 전원공급모듈(예: 인버터)이 구비될 수 있다.
예컨대, [도 1]은 일반적인 패일-오버 타입의 무선 전력전송 장치를 도시한 예시도이고, [도 2]는 [도 1]에서 전원공급모듈1이 동작을 멈춘 상태를 나타낸 예시도이고, [도 3]은 [도 1]에서 제 1 트랙에 전원공급모듈1의 용량을 초과하는 부하가 걸릴 경우 그 초과 부하에 대응하는 전력 공급이 불가함을 나타낸 예시도이다.
[도 1]에서와 같이 하나의 전원공급모듈1(11)이 하나의 트랙1(10)에 전력을 공급하고, 다른 하나의 전원공급모듈2(21)는 다른 하나의 트랙2(20)에 독립적으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
여기서, 각각의 전원공급모듈1,2(11,21)가 정상적으로 동작하는 경우에 스위치1,2(12,22)는 턴온 상태를 유지하고 병렬연결 스위치(30)는 턴오프 상태를 유지하도록 구성된다.
이때, [도 2]에서와 같이 하나의 전원공급모듈1(11)이 고장으로 멈추게 되면 스위치1(12)은 턴오프되고 스위치2(22)는 턴온 상태를 유지하고 병렬연결 스위치(30)는 턴온됨에 따라 제 1,2 트랙(10,20)은 전원공급모듈2(21)로부터 전력을 공급받게 되는 소위 '패일-오버(fail-over)' 타입으로 구성된다.
[도 3]에서와 같은 패일-오버 타입의 무선 전력전송 장치에서는 각각의 전원공급모듈1,2(11,21)가 정상적으로 동작하는 경우에 하나의 트랙1(10)이 하나의 전원공급모듈1(11)로부터 공급받을 수 있는 최대 전력량(예: 10kW)을 초과할 수 없다는 단점이 있다.
예컨대, 하나의 트랙1(10)에 하나의 전원공급모듈1(11)으로부터 공급받을 수 있는 최대 전력량(예: 10kW)을 초과하는 부하(예: 15kW)가 하나의 트랙1(10)에 발생하면, 즉 하나의 트랙1(10) 위에 초과 대수의 대차가 위치하는 경우 그 트랙1(10) 위의 모든 대차는 동작할 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수 개의 전원공급모듈과 복수 개의 트랙이 구비된 무선 전력전송 장치에서 각 트랙에서 발생하는 부하가 다른 경우에도 각 트랙에 동일한 양의 전류가 흐르도록 하는 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 복수 개의 전원공급모듈과 복수 개의 트랙이 구비된 무선 전력전송 장치에서 하나의 전원공급모듈이 담당할 수 있는 대차 개수 이상이 하나의 트랙 위에서 동작하는 경우에도 복수 개의 전원공급모듈로부터 출력되는 총 전력량에서 그 트랙이 필요로 하는 전력량을 공급할 수 있는 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 트랙에 걸리는 서로 상이한 각각의 부하에 대응하여 복수의 트랙 각각에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱 하는 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치로서, 대차를 이동시키는 복수의 트랙 중 하나의 트랙(이하, '제 1 트랙'이라 함)에 연결되어 제 1 트랙에 걸리는 부하에 대응하여 제 1 트랙에 전력을 공급하는 제 1 전원공급모듈; 제 1 트랙에 인접하는 다른 하나의 트랙(이하, '제 2 트랙'이라 함)에 연결되어 제 2 트랙에 걸리는 부하에 대응하여 제 2 트랙에 전력을 공급하는 제 2 전원공급모듈; 제 1 트랙의 입력단과 제 2 트랙의 입력단에 배치되어 제 1 전원공급모듈과 제 2 전원공급모듈로부터 제 1 트랙에 공급되는 전류와 제 1 전원공급모듈과 제 2 전원공급모듈로부터 제 2 트랙에 공급되는 전류가 상호 동일하도록 밸런싱하는 트랜스포머;를 포함하여 구성된다.
그리고, 제 1 전원공급모듈과 트랜스포머 사이에 대응하는 제 1 트랙 상에 장착되어 제 1 전원공급모듈로부터 제 1 트랙 또는 제 2 트랙에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어하는 제 1 스위치; 제 2 전원공급모듈과 트랜스포머 사이에 대응하는 제 2 트랙 상에 장착되어 제 2 전원공급모듈로부터 제 1 트랙 또는 제 2 트랙에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어하는 제 2 스위치;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 제 1 전원공급모듈과 제 1 스위치 사이에 대응하는 제 1 트랙 상에 장착되는 제 1 인덕터; 제 1 스위치와 트랜스포머 사이에 대응하는 제 1 트랙에 병렬로 연결됨에 따라 제 1 인덕터와 함께 공진하는 제 1 커패시터; 제 2 전원공급모듈과 제 2 스위치 사이에 대응하는 제 2 트랙 상에 장착되는 제 2 인덕터; 제 2 인덕터와 트랜스포머 사이에 대응하는 제 2 트랙에 병렬로 연결됨에 따라 제 2 인덕터와 함께 공진하는 제 2 커패시터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제 1 스위치와 트랜스포머 사이에 대응하는 제 1 트랙 상에 장착되되 제 1 인덕터와 제 1 커패시터에 대해 병렬로 연결됨에 따라 제 1 트랙의 인덕턴스와 공진하는 제 3 커패시터; 제 2 스위치와 트랜스포머 사이에 대응하는 제 2 트랙 상에 장착되되 제 2 인덕터와 제 2 커패시터에 대해 병렬로 연결됨에 따라 제 2 트랙의 인덕턴스와 공진하는 제 4 커패시터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 복수 개의 전원공급모듈과 복수 개의 트랙이 구비된 무선 전력전송 장치에서 상호 인접하는 각 트랙의 입력단에 트랜스포머를 장착함에 따라 각 트랙에서 발생하는 부하가 다른 경우에도 각 트랙에 동일한 양의 전류가 흐르도록 하여 각 트랙의 대차를 동작시킬 수 있는 장점을 나타낸다.
또한, 본 발명은 복수 개의 전원공급모듈과 복수 개의 트랙이 구비된 무선 전력전송 장치에서 상호 인접하는 각 트랙의 입력단에 트랜스포머를 장착함에 따라 하나의 전원공급모듈이 담당할 수 있는 대차 개수 이상이 하나의 트랙 위에서 동작하는 경우에도 복수 개의 전원공급모듈로부터 출력되는 총 전력량에서 그 트랙이 필요로 하는 전력량을 공급할 수 있는 장점을 나타낸다.
또한, 본 발명은 복수의 트랙 입력단에 각 트랙의 전류 밸런싱을 위한 트랜스포머를 장착함에 따라 각 트랙의 전류 제어를 위한 별도의 제어장비를 구비할 필요가 없는 장점도 나타낸다.
[도 1]은 일반적인 패일-오버 타입의 무선 전력전송 장치를 도시한 예시도,
[도 2]는 [도 1]에서 전원공급모듈1이 동작을 멈춘 상태를 나타낸 예시도,
[도 3]은 [도 1]에서 제 1 트랙에 전원공급모듈1의 용량을 초과하는 부하가 걸릴 경우 그 초과 부하에 대응하는 전력 공급이 불가함을 나타낸 예시도,
[도 4]는 본 발명에 따른 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치를 도시한 예시도,
[도 5]는 [도 4]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 6]은 제 1 트랙에 발생된 부하로부터 본 발명의 트랜스포머에 대응하여 제 1,2 트랙에 걸리는 전압의 크기를 나타낸 예시도,
[도 7]은 [도 4]에서 제 1 트랙에 발생된 부하에 대응하여 제 1,2 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 전력이 공급되는 상태를 나타낸 예시도,
[도 8]은 제 1,2 트랙에 걸리는 서로 다른 부하에 대응하여 본 발명의 트랜스포머를 통해 제 1,2 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 서로 다른 공급전력에도 불구하고 제 1,2 트랙의 전류를 동일하게 밸런싱한 상태를 나타낸 예시도,
[도 9]는 [도 7]에서 제 2 전원공급모듈의 동작이 멈춤에 따라 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 전력이 공급되는 과정을 나타낸 예시도이다.
[도 10]은 [도 9]에서 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 전력을 기초하여 제 1,2 트랙 각각에서 공진이 일어나는 상태를 나타낸 예시도,
[도 11]은 제 1,2 트랙에 걸리는 서로 다른 부하에 대응하여 본 발명의 트랜스포머를 통해 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 서로 다른 공급전력에도 불구하고 제 1,2 트랙의 전류를 동일하게 밸런싱한 상태를 나타낸 예시도이다.
본 명세서 상에서 '밸런싱 트랜스포머'는 상호 인접하는 각 트랙(예: 제 1 트랙, 제 2 트랙)의 각 입력단에 배치된 상태로 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류가 상호 동일한 상태를 유지하도록 밸런싱하는 구성임을 나타낸다.
즉, '밸런싱 트랜스포머'는 상호 인접하는 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200) 사이에서 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류를 통해 제 2 트랙(200)에 전류를 여기시키고, 동시에 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류를 통해 제 1 트랙(100)에 전류를 여기시킴에 따라 결국 제 1 트랙(100)에서 흐르는 전류와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱한다.
이를 구현하기 위한 본 발명을 이하에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[도 4]는 본 발명에 따른 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치를 도시한 예시도이고, [도 5]는 [도 4]의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 6]은 제 1 트랙에 발생된 부하로부터 본 발명의 트랜스포머에 대응하여 제 1,2 트랙에 걸리는 전압의 크기를 나타낸 예시도이다.
[도 4] 내지 [도 6]을 참조하면, 본 발명은 복수의 트랙에 걸리는 서로 상이한 각각의 부하에 대응하여 복수의 트랙 각각에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱 하는 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치로서, 제 1 전원공급모듈(110), 제 2 전원공급모듈(210), 트랜스포머(310)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 명세서 상에서 '제 1 트랙(100)'과 '제 2 트랙(200)'은 각각 자신을 따라 이동하는 대차에 무선으로 전력을 공급하며 이를 위해 자신들은 각각 외부로부터 제공되는 교류를 흘리게 된다.
또한, 제 1,2 전원공급모듈(110,210), 트랜스포머(310), 제 1,2 전원공급모듈(110,210)과 트랜스포머(310)를 잇는 부분의 각 커패시터와 인덕터는 제어부의 도선이나 전기패턴에 연결될 수 있다.
이때, 그 제어부의 도선이나 전기패턴은 대차에 무선으로 전력을 공급하는 '제 1,2 트랙(100,200)'과 구분된다.
하지만, 본 발명의 각 구성에 대한 설명의 편이를 위해 본 명세서 상에서 '제 1 트랙(100)'은 [도 4]에서와 같이 제 1 전원공급모듈(110)과 연결된 상태로 제 1 스위치(120), 제 1 인덕터(130), 제 1 커패시터(140), 제 1 트랙공진 커패시터(150), 트랜스포머(310)가 연결되는 폐루프를 나타낸다.
그리고, 본 명세서 상에서 '제 2 트랙(200)'은 [도 4]에서와 같이 제 2 전원공급모듈(210)과 연결된 상태로 제 2 스위치(220), 제 2 인덕터(230), 제 2 커패시터(240), 제 2 트랙공진 커패시터(250), 트랜스포머(310)가 연결되는 폐루프를 나타낸다.
제 1 전원공급모듈(110)은 [도 4]와 [도 5]에서와 같이 대차(미도시)를 이동시키는 복수의 트랙 중 하나의 제 1 트랙(100)에 연결되어 제 1 트랙(100)에 걸리는 부하에 대응하여 제 1 트랙(100)에 전력을 공급한다.
제 2 전원공급모듈(210)은 [도 4]와 [도 5]에서와 같이 제 1 트랙(100)에 인접하는 다른 하나의 제 2 트랙(200)에 연결되어 제 2 트랙(200)에 걸리는 부하에 대응하여 제 2 트랙(200)에 전력을 공급한다.
여기서, 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류가 동일하여야만 제 1 트랙(100) 또는 제 2 트랙(200)을 따라 이동하는 대차가 트랙전류에 비례하는 출력전압을 생성하면서 이동할 수 있다.
이를 위해, 트랜스포머(310)는 제 1 전원공모듈(110)과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되어 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 1 전원공급모듈(110)과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되어 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)가 상호 동일하도록 [도 4]와 [도 5]에서와 같이 제 1 트랙(100)의 입력단과 제 2 트랙(200)의 입력단에 구비된다.
즉, 트랜스포머(310)는 제 1 트랙(100)의 입력단과 제 2 트랙(200)의 입력단에 배치되어 제 1 전원공급모듈(110)과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되어 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 1 전원공급모듈(110)과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되어 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)가 상호 동일하도록 밸런싱한다.
예컨대, [도 5]에서와 같이 제 1 트랙(100)에 대차가 위치하는 경우 제 1 트랙(100) 상의 전류(I제1트랙) 흐름을 방해하는 위상의 전압원(VLOAD)이 [도 5]에서와 같이 제 1 트랙(100) 상에 발생한 것으로 모델링할 수 있다.
여기서, 트랜스포머(310)는 제 1,2 트랙(100,200) 간의 전류가 달라지지 않도록 제 1 트랙(100) 상의 전압원(VLOAD) 절반 크기에 대응하는 1/2VLOAD 크기의 부하를 자신에 대응하는 제 1 트랙(100) 상에 [도 5]에서와 같은 부호를 갖도록 걸어 놓는다.
이때, 트랜스포머의 특성인 1차측 전류(예: 제 1 트랙 전류)와 2차측 전류(예: 제 2 트랙 전류)의 변환비율(turn ratio)이 일대일 대응하므로 트랜스포머(310)는 자신에 대응하는 제 2 트랙(200) 상에 [도 5]에서와 같은 부호를 갖도록 1/2VLOAD 크기의 부하를 걸어 놓는다.
그 결과, 제 1 트랙(100)에서는 [도 5]와 [도 6]에서와 같이 제 1 트랙(100) 상의 전압원(VLOAD)과 트랜스포머(310)에 대응하는 제 1 트랙(100) 상의 부하(1/2VLOAD)가 상쇄되어 결국 크기가 1/2VLOAD인 부하가 전압원(VLOAD)과 동일한 위상으로 형성된다.
그리고, 제 2 트랙(200)에서도 [도 5]와 [도 6]에서와 같이 제 2 트랙(200) 상의 전류(I제1트랙) 흐름을 방해하는 방향으로 [도 5]에서와 같은 부호를 갖는 위상의 부하(1/2VLOAD)가 형성된다.
이와 같이, 트랜스포머(310)를 통해 [도 5]와 [도 6]에서와 같이 제 1,2 트랙(100,200)에 동일한 크기의 부하를 형성하는 밸런싱 과정을 거침에 따라 [도 8]에서와 같이 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200) 상에 동일한 전류가 흐를 수 있게 된다.
이를 통해, 제 1 전원공급모듈(110) 또는 제 2 전원공급모듈(210)이 모두 정상 동작하는 경우 예컨대, 제 1,2 전원공급모듈(110,210) 중 어느하나의 전원공급모듈이 제 1,2 트랙(100,200)에 공급할 수 있는 최대 전력량(10kW)을 초과하는 전력량을 제 1,2 트랙(100,200) 중 어느하나의 트랙에서 대차 이동으로 소모하는 경우에도 제 1,2 트랙(100,200) 상의 대차에 의한 총 소모 전력량이 제 1,2 전원공급단(110,210)으로부터 출력되는 총 전력량(예: 20kW)을 초과하지 않는 범위에서는 제 1,2 트랙(100,200) 상의 모든 대차가 정상 동작할 수 있다.
다른 한편, 본 발명은 [도 4]와 [도 5]를 참조하면 제 1 스위치(120), 제 2 스위치(220), 제 1 인덕터(130), 제 1 커패시터(140), 제 2 인덕터(230), 제 2 커패시터(240), 제 3 커패시터(150), 제 4 커패시터(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 스위치(120)는 [도 4]에서와 같이 제 1 전원공급모듈(110)과 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 1 트랙(100) 상에 장착되어 제 1 전원공급모듈(110)로부터 제 1 트랙(100) 또는 제 2 트랙(200)에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어한다.
제 2 스위치(220)는 [도 4]에서와 같이 제 2 전원공급모듈(210)과 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 2 트랙(200) 상에 장착되어 제 2 전원공급모듈(210)로부터 제 1 트랙(100) 또는 제 2 트랙(200)에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어한다.
제 1 인덕터(130)는 [도 4]에서와 같이 제 1 전원공급모듈(110)과 제 1 스위치(120) 사이에 대응하는 제 1 트랙(100) 상에 장착된다.
제 1 커패시터(140)는 [도 4]에서와 같이 제 1 스위치(120)와 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 1 트랙(100)에 병렬로 연결됨에 따라 제 1 인덕터(130)와 함께 제 1 트랙(100) 상에서 공진한다.
제 2 인덕터(230)는 [도 4]에서와 같이 제 2 전원공급모듈(210)과 제 2 스위치(220) 사이에 대응하는 제 2 트랙(200) 상에 장착된다.
제 2 커패시터(240)는 [도 4]에서와 같이 제 2 인덕터(230)와 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 2 트랙(200)에 병렬로 연결됨에 따라 제 2 인덕터(230)와 함께 제 2 트랙(200) 상에서 공진한다.
제 3 커패시터(150)는 [도 4]에서와 같이 제 1 스위치(120)와 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 1 트랙(100) 상에 장착되되 제 1 인덕터(130)와 제 1 커패시터(140)에 대해 병렬로 연결됨에 따라 제 1 트랙(100)의 인덕턴스와 공진한다.
여기서, 제 1 트랙(100)의 인덕턴스란 현장에 설치되는 제 1 트랙(100)에 전기를 흘려줄 때 그 제 1 트랙(100) 자체에서 발생되는 인덕턴스(inductance) 성분을 나타낸다.
제 4 커패시터(250)는 [도 4]에서와 같이 제 2 스위치(220)와 트랜스포머(310) 사이에 대응하는 제 2 트랙(200) 상에 장착되되 제 2 인덕터(230)와 제 2 커패시터(240)에 대해 병렬로 연결됨에 따라 제 2 트랙(200)의 인덕턴스와 공진한다.
여기서, 제 2 트랙(200)의 인덕턴스란 현장에 설치되는 제 2 트랙(200)에 전기를 흘려줄 때 그 제 2 트랙(200) 자체에서 발생되는 인덕턴스(inductance) 성분을 나타낸다.
[도 7]은 [도 4]에서 제 1 트랙에 발생된 부하에 대응하여 제 1,2 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 전력이 공급되는 상태를 나타낸 예시도이고, [도 8]은 제 1,2 트랙에 걸리는 서로 다른 부하에 대응하여 본 발명의 트랜스포머를 통해 제 1,2 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 서로 다른 공급전력에도 불구하고 제 1,2 트랙의 전류를 동일하게 밸런싱한 상태를 나타낸 예시도이다.
[도 7]을 참조하면, 제 1,2 트랙(100,200)의 부하 불균형으로 인해 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 필요하고 제 2 트랙(200)에는 '5kW'의 전력이 필요한 경우 트랜스포머(310)의 동작으로 인해 제 1 전원공급모듈(110)로부터 공급되는 '10kW'의 전력과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되는 '10kW'의 전력으로부터 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 공급되고 제 2 트랙(200)에는 '5kW'의 전력이 공급될 수 있다.
[도 8]을 참조하면, 제 1,2 트랙(100,200)의 부하 불균형(예: 200V, 14V)으로 인해 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 필요하고 제 2 트랙(200)에는 '0.1kW'의 전력이 필요한 경우 트랜스포머(310)의 동작으로 인해 제 1 전원공급모듈(110)로부터 공급되는 '10kW'의 전력과 제 2 전원공급모듈(210)로부터 공급되는 '10kW'의 전력으로부터 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 공급되고 제 2 트랙(200)에는 '0.1kW'의 전력이 공급될 수 있다.
이때, 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작으로 인해 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)는 예컨대 [도 8]에서와 같이 '75A'로 동일하게 제어된다.
즉, 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제1트랙, I제2트랙)가 동일하여야만 제 1 트랙(100) 또는 제 2 트랙(200)을 따라 이동하는 대차가 트랙전류에 비례하는 출력전압을 생성하면서 이동할 수 있다.
여기서, 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작으로 인해 제 1,2 트랙(100,200)의 부하 차이에 무관하게 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)가 동일함에 따라 제 1 전원공급모듈(110)과 제 2 전원공급모듈(210)은 [도 8]에서와 같이 동일한 평균전력(예: IINV1=IINV2=40A)을 공급할 수 있으므로 제품의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
[도 9]는 [도 7]에서 제 2 전원공급모듈의 동작이 멈춤에 따라 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 전력이 공급되는 과정을 나타낸 예시도이고, [도 10]은 [도 9]에서 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 전력을 기초하여 제 1,2 트랙 각각에서 공진이 일어나는 상태를 나타낸 예시도이고, [도 11]은 제 1,2 트랙에 걸리는 서로 다른 부하에 대응하여 본 발명의 트랜스포머를 통해 제 1 전원공급모듈로부터 제 1,2 트랙에 공급되는 서로 다른 공급전력에도 불구하고 제 1,2 트랙의 전류를 동일하게 밸런싱한 상태를 나타낸 예시도이다.
[도 9]를 참조하면, 제 2 전원공급모듈(210)의 동작이 멈춘 경우 제 1 전원공급모듈(110)로부터 제 1,2 트랙(100,200)에 전력이 공급된다.
이때, [도 9]에서와 같이 제 1 스위치(120)는 턴온 상태를 그대로 유지하고 제 2 스위치(220)는 턴오프된다.
그 결과, 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작에 따라 상대적으로 적은 부하(예: 3kW)가 걸린 제 2 트랙(200)보다 상대적으로 많은 부하(예: 7kW)가 걸린 제 1 트랙(100)에 상대적으로 더 많은 전력(예: 7kW)을 공급한다.
이 경우에도 트랜스포머(310)는 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)가 동일하도록 밸런싱한다.
여기서, 제 2 트랙(200)으로 흐르는 전류(I제2트랙)는 트랜스포머(310)의 밸런싱 동작에 따라 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)로부터 제 2 트랙(200)에 유기되는 전류를 나타낸다.
이와 같이, 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작에 따라 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)로부터 제 2 트랙(200)에도 동일한 크기의 전류(I제2트랙)가 유기되면 [도 10]에서와 같이 각각의 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200)에서 공진이 일어난다.
이를 통해, 제 1 트랙(100)을 이동하는 대차와 제 2 트랙(200)을 이동하는 대차는 각 트랙을 따라 정상 운행할 수 있게 된다. 여기서, 제 1,2 트랙(100,200)을 이동하는 각각의 대차는 동일한 크기의 전력을 공급받아 운행하도록 구성될 수 있기 때문에 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류는 항상 동일한 크기를 유지해야 할 필요가 있다.
한편, [도 11]을 참조하면, 제 2 전원공급모듈(210)의 동작이 멈춘 경우 제 1,2 트랙(100,200)의 부하 불균형(예: 200V, 14V)으로 인해 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 필요하고 제 2 트랙(200)에는 '0.1kW'의 전력이 필요할 때 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작을 통해 제 1 전원공급모듈(110)로부터 공급되는 전력으로부터 제 1 트랙(100)에 '15kW'의 전력이 공급되고 제 2 트랙(200)에는 '0.1kW'의 전력이 공급될 수 있다.
이때, 트랜스포머(310)의 전류 밸런싱 동작으로 인해 제 1 트랙(100)에 흐르는 전류(I제1트랙)와 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제2트랙)는 예컨대 [도 11]에서와 같이 '75A'로 동일하게 제어된다.
즉, 제 1 트랙(100)과 제 2 트랙(200)에 흐르는 전류(I제1트랙, I제2트랙)가 동일하여야만 제 1 트랙(100) 또는 제 2 트랙(200)을 따라 이동하는 대차가 트랙전류에 비례하는 출력전압을 생성하면서 이동할 수 있다.
10 : 트랙1
11 : 전원공급모듈1
12 : 스위치1
20 : 트랙2
21 : 전원공급모듈2
22 : 스위치2
30 : 병렬연결 스위치
100 : 제 1 트랙
110 : 제 1 전원공급모듈
120 : 제 1 스위치
130 : 제 1 인덕터
140 : 제 1 커패시터
150 : 제 3 커패시터
200 : 제 2 트랙
210 : 제 2 전원공급모듈
220 : 제 2 스위치
230 : 제 2 인덕터
240 : 제 2 커패시터
250 : 제 4 커패시터
310 : 트랜스포머

Claims (4)

  1. 복수의 트랙에 걸리는 서로 상이한 각각의 부하에 대응하여 복수의 트랙 각각에 흐르는 전류를 동일하게 밸런싱 하는 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치로서,
    대차를 이동시키는 복수의 트랙 중 하나의 트랙(이하, '제 1 트랙'이라 함)에 연결되어 상기 제 1 트랙에 걸리는 부하에 대응하여 상기 제 1 트랙에 전력을 공급하는 제 1 전원공급모듈(110);
    상기 제 1 트랙에 인접하는 다른 하나의 트랙(이하, '제 2 트랙'이라 함)에 연결되어 상기 제 2 트랙에 걸리는 부하에 대응하여 상기 제 2 트랙에 전력을 공급하는 제 2 전원공급모듈(210);
    상기 제 1 전원공급모듈(110)과 상기 제 2 전원공급모듈(210)의 정상 동작시 상기 제 1 전원공급모듈(110)과 상기 제 2 전원공급모듈(210) 중 어느 하나의 전원공급모듈이 공급 가능한 전력량을 초과하는 전력량을 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙 중 어느 하나의 트랙(이하, '타겟 트랙'이라 함)에서 소모하는 경우에도 상기 타겟 트랙에서 소모하는 전력량이 상기 제 1 전원공급모듈(110)과 상기 제 2 전원공급모듈(210)로부터 출력되는 총 전력량 이내에서는 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙 상의 대차가 모두 정상 동작 가능하도록 상기 제 1 트랙의 입력단과 상기 제 2 트랙의 입력단에 배치되어 상기 제 1 전원공급모듈과 상기 제 2 전원공급모듈로부터 상기 제 1 트랙에 공급되는 전류와 상기 제 1 전원공급모듈과 상기 제 2 전원공급모듈로부터 상기 제 2 트랙에 공급되는 전류가 상호 동일하도록 밸런싱하는 트랜스포머(310);
    상기 제 1 전원공급모듈과 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 1 트랙 상에 장착되어 상기 제 1 전원공급모듈로부터 상기 제 1 트랙 또는 상기 제 2 트랙에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어하는 제 1 스위치(120);
    상기 제 2 전원공급모듈과 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 2 트랙 상에 장착되어 상기 제 2 전원공급모듈로부터 상기 제 1 트랙 또는 상기 제 2 트랙에 공급되는 전력을 스위칭 온오프 제어하는 제 2 스위치(220);
    를 포함하여 구성되는 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전원공급모듈과 상기 제 1 스위치 사이에 대응하는 상기 제 1 트랙 상에 장착되는 제 1 인덕터(130);
    상기 제 1 스위치와 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 1 트랙에 병렬로 연결됨에 따라 상기 제 1 인덕터와 함께 공진하는 제 1 커패시터(140);
    상기 제 2 전원공급모듈과 상기 제 2 스위치 사이에 대응하는 상기 제 2 트랙 상에 장착되는 제 2 인덕터(230);
    상기 제 2 인덕터와 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 2 트랙에 병렬로 연결됨에 따라 상기 제 2 인덕터와 함께 공진하는 제 2 커패시터(240);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 스위치와 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 1 트랙 상에 장착되되 상기 제 1 인덕터와 상기 제 1 커패시터에 대해 병렬로 연결됨에 따라 상기 제 1 트랙의 인덕턴스와 공진하는 제 3 커패시터(150);
    상기 제 2 스위치와 상기 트랜스포머 사이에 대응하는 상기 제 2 트랙 상에 장착되되 상기 제 2 인덕터와 상기 제 2 커패시터에 대해 병렬로 연결됨에 따라 상기 제 2 트랙의 인덕턴스와 공진하는 제 4 커패시터(250);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 트랜스포머의 여기 전력을 이용한 폴트-라이드-쓰루 타입의 무선 전력전송 장치.
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