KR102183993B1 - 전력 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 전원 공급 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는, 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받아 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부; 상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부의 전기적 연결을 해제하는 제1 스위치부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제1 부하 연결부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제2 부하 연결부; 및 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부의 전기적 연결을 해제하는 제2 스위치부;를 포함한다.

Description

전력 공급 장치{Power supplying apparatus}
본 발명의 실시 예들은 전력 공급 장치 장치에 관한 것이다.
전기 에너지 수요의 증가로 인해 전력 저장 장치, 특히 계통전원에 문제가 발생한 경우에도 연속적인 전기 에너지 제공이 가능하도록 하는 UPS와 같은 전력 저장장치의 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.
그러나 이러한 전력 저장 장치는 전력 저장 장치의 설계 용량에 비해 부하의 에너지 소모 용량이 작거나 작아진 경우 에너지 시세 차익에 의한 운용 이익이 감소하는 문제점이 발생할 수 있었다.
또한 이러한 경우 낮은 부하율에 기인한 전력 저장 장치의 전력 변환의 저효율에 의해 추가적인 에너지 손실이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 에너지 시세 차익에 의한 운용 이익을 증가시킬 수 있는 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 보다 효율이 높은 전력 변환 장치를 제공하고자 한다.
나아가 본 발명은 주요 부하가 아닌 부하의 경우에도 연속적인 전기 에너지 제공이 가능하도록 하는 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 장치는, 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받아 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부; 상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부의 전기적 연결을 해제하는 제1 스위치부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제1 부하 연결부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제2 부하 연결부; 및 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부의 전기적 연결을 해제하는 제2 스위치부;를 포함할 수 있다.
상기 소정의 조건은 상기 제1 전원이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당할 수 있다.
상기 제1 부하 연결부와 제1 부하가 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부하 연결부와 제2 부하가 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 부하이고, 상기 제2 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 부하일 수 있다.
상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 제1 부하 및 상기 제2 부하는 상기 에너지 저장부를 통하여 상기 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받을 수 있다.
상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 부하는 상기 에너지 저장부로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 장치는, 상기 제2 부하 연결부와 전기적으로 연결되는 제2 전원; 및 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제2 전원과 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 스위치부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제2 스위치부에 의해 상기 제2 전원과 상기 제1 부하 연결부의 전기적 연결이 해제될 수 있다.
상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우에만 전기 에너지를 생산하여 공급할 수 있다.
상기 제1 전원은 계통전원일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 장치는, 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받아 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부; 상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 하나 이상의 제어신호를 생성하는 제어부; 상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족한 경우 상기 제어부가 생성한 제1 제어신호에 기초하여 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부의 전기적 연결을 해제하는 제1 스위치부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제1 부하 연결부; 상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제2 부하 연결부; 및 상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족한 경우 상기 제어부가 생성한 제2 제어신호에 기초하여 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부의 전기적 연결을 해제하는 제2 스위치부;를 포함할 수 있다.
상기 소정의 조건은 상기 제1 전원이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 조건일 수 있다.
상기 제1 부하 연결부와 제1 부하가 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부하 연결부와 제2 부하가 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 부하이고, 상기 제2 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 부하일 수 있다.
상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부를 전기적으로 연결시키는 제3 제어신호 및 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결시키는 제4 제어신호를 생성하고, 상기 제1 스위치부는 상기 제3 제어신호에 기초하여 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부를 전기적으로 연결하고 상기 제2 스위치부는 상기 제4 제어신호에 기초하여 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 공급 장치는, 상기 제2 부하 연결부와 전기적으로 연결되는 제2 전원; 및 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제어부가 생성한 제5 제어신호에 기초하여 상기 제2 전원과 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 스위치부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우에만 상기 제2 전원이 전기 에너지를 생산하여 공급하도록 하는 제6 제어신호를 생성할 수 있다. 이 때 상기 제1 전원은 계통전원일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 보다 높은 에너지 시세 차익을 획득할 수 있다.
또한 높은 부하율로 인해 에너지 저장부에서의 에너지 변환 손실을 최소화 할 수 있다
또한 주요부하가 아닌 부하에도 고품질의 전기 에너지를 제공할 수 있다.
나아가 주요 부하에 연속적인 에너지의 제공을 보장할 수 있고, 이와 더불어 나머지 부하에도 연속적인 에너지의 제공을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 2a는 제1 전원이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 공급 장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 4a는 제1 전원이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 공급 장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 공급 장치의 개략적인 구성을 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시 예로부터 다른 실시 예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 즉 설명된 특정 세부사항들은 단순한 예시이다. 특정 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들로부터 변할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 계속 고려될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
< 제1 실시예 >
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치(1A)의 개략적인 구성을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치(1A)는 에너지 저장부(10), 제1 스위치부(30), 제1 부하 연결부(40), 제2 부하 연결부(50) 및 제2 스위치부(60)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 에너지 저장부(10)는 전기 에너지를 저장할 수 있는 다양한 수단일 수 있다. 예컨대 에너지 저장부(10)는 UPS(Uninterruptible Power Supply), Energy Storage System(ESS), UES(Uninterruptible Energy Storage) 및 Hybrid UPS 중 어느 하나이거나 어느 하나 이상의 조합일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니며, 전기 에너지를 공급받아 일시적 및/또는 영구적으로 저장할 수 있는 수단이면 본 발명의 에너지 저장부(10)로 사용될 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 에너지 저장부(10)가 UES인 것을 전제로 설명한다.
본 실시예에 따른 에너지 저장부(10)는 전술한 바와 같이 제1 전원(20)으로 부터 전기 에너지를 공급받아 저장하고, 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족할 때에는 저장된 전기 에너지를 부하에 공급할 수 있다. 제1 전원은 계통전원을 의미할 수 있고, 부하는 제1 부하(41) 및 제2 부하(51)를 포함할 수 있다. 제1 부하(41)는 제1 부하 연결부(40)와 전기적으로 연결되는 것으로 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 부하일 수 있다. 제2 부하(51)는 제2 부하 연결부(50)와 전기적으로 연결되는 것으로 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 부하일 수 있다.
한편 '소정의 조건'은 제1 전원(20)이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 조건을 의미할 수 있다. 물론 이 외에도 '소정의 조건'은 제1 전원(20)이 부하에 공급되는 것이 적합하지 않을 다양한 조건을 의미할 수 있다.
이로써 본 발명은 제1 전원(20)과 같은 주 전원이 공급에 적합하지 않을 때, 저장된 전기 에너지를 부하 특히 전술한 제1 부하(41)에 공급함으로써 부하의 끊임 없는 연속 동작을 보장할 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 에너지 저장부(10)는 제1 전원(20)의 시간대별 에너지 공급가격에 기초하여, 에너지의 공급가격이 상대적으로 저렴한 시간대에 에너지 저장부(10)에 에너지를 저장하고, 에너지의 공급가격이 상대적으로 비싼 시간대에 에너지 저장부(10)에 저장된 전기 에너지를 부하(41, 51)에 공급할 수 있다. 이로써 본 발명은 전력 공급 장치(1A)의 경제적인 운용이 가능하다.
본 실시예에 따른 제1 스위치부(30)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)의 전기적 연결을 해제할 수 있다.
본 발명에서 제1 스위치부(30) 및 제2 스위치부(60) 그리고 본 발명의 다른 실시예에서 설명하는 제3 스위치부(도 3의 80)와 같은 '스위치부'는 스위치부가 연결하는 하나 이상의 구성간의 전기적 연결을 설정 또는 해제하는 역할을 하는 다양한 수단을 의미할 수 있다. 따라서 이러한 스위치부는 인접하는 하나 이상의 구성간의 하나 이상의 연결선로를 단속(斷續)하기 위한 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 이 때 스위치의 수는 선로의 수에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
한편 '소정의 조건'은 전술한 바와 같이 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않을 다양한 조건일 수 있다. 가령, '소정의 조건'은 제1 전원(20)이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 조건을 의미할 수 있다.
이와 같이 제1 스위치부(30)는 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않을 때 제1 전원(20)과 전력 공급 장치(1A) 및 부하(41, 51) 사이의 전기적 연결을 해제하여 전력 공급 장치(1A) 및 부하(41, 51)의 고장을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 스위치부(60)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 전기적 연결을 해제할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 에너지 저장부(10)의 에너지 설계 용량에 비해 부하의 에너지 소모 용량이 작거나 작아진 경우, 에너지 시세 차익에 의한 이익이 감소할 수 있다. 또한 이러한 경우 낮은 부하율에 기인한 에너지 저장부(10)의 전력 변환의 저효율에 의해 추가적인 에너지 손실이 발생할 수 있다.
본 발명은 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는 에너지 저장부(10)가 제1 부하(41) 외에 제2 부하(51)에도 에너지를 공급하여 시세 차익에 의한 이익을 극대화 시킬 수 있으며, 에너지 저장부(10)의 전력 변환의 효율이 고효율로 유지되어 에너지 손실이 최소화 되도록 할 수 있다.
나아가 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우, 즉 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않은 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 연결을 해제하여 주요 부하인 제1 부하(41)에만 에너지 공급이 이루어 지도록 할 수 있다.
이로써 본 발명은 에너지 저장부(10)의 본래의 목적에 충실하게 연속적인 에너지의 제공을 보장함과 동시에 보다 높은 효율로 전력 공급 장치(1A)를 운용하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 부하 연결부(40) 및 제2 부하 연결부(50)와 같은 '부하 연결부'는 본 발명에 따른 전력 공급 장치(1A)와 각각의 부하(41, 51)를 전기적으로 연결할 수 있는 다양한 수단일 수 있다.
한편 제1 부하 연결부(40)에는 전술한 바와 같이 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 제1 부하(41)가 연결될 수 있고, 제2 부하 연결부(50)에는 전술한 바와 같이 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 제2 부하(51)가 연결될 수 있다. 이 때 전기 에너지의 상시 공급의 필요 여부는 본 발명에 따른 전력 공급 장치(1A)가 설치되는 목적 및/또는 환경에 따라 상이할 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치(1A)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 내지 도 2b에서는 설명의 편의를 위하여 각 스위치부를 스위치의 형상으로 대체하여 도시하였다.
도 2a는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우, 제1 부하(41) 및 제2 부하(51) 모두 에너지 저장부(10)를 통하여 제1 전원(20)으로부터 전기 에너지를 공급(210, 220)받을 수 있다.
이로써 본 실시예에 따른 전력 공급 장치(1A)는 i) 높은 에너지 시세 차익을 획득할 수 있으며, ii) 높은 부하율로 인해 에너지 저장부(10)에서의 에너지 변환 손실을 최소화 할 수 있고, iii) 나아가 주요부하가 아닌 제2 부하(51)에도 고품질의 전기 에너지를 제공할 수 있다.
도 2b는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우, 제1 부하(41)는 에너지 저장부(10)로부터 전기 에너지를 공급(230)받을 수 있다. 이러한 경우 제2 부하(51)는 에너지 저장부(10)로부터 전기 에너지를 공급받을 수 없다.
이로써 본 실시예에 따른 전력 공급 장치(1A)는 전술한 이점에 더하여, iv) 본래의 목적에 충실하게 주요 부하인 제1 부하(41)에 연속적인 에너지의 제공을 보장할 수 있다.
< 제2 실시예 >
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 공급 장치(1B)의 개략적인 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 공급 장치(1B)는 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치(도 1의 1A)가 포함하는 에너지 저장부(10), 제1 스위치부(30), 제1 부하 연결부(40), 제2 부하 연결부(50) 및 제2 스위치부(60)외에 제2 전원(70) 및 제3 스위치부(80)를 더 포함할 수 있다.
에너지 저장부(10), 제1 스위치부(30), 제1 부하 연결부(40), 제2 부하 연결부(50) 및 제2 스위치부(60)는 제1 실시예에서 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제2 전원(70)은 일시적 및/또는 영구적으로 전기 에너지를 공급하는 다양한 에너지 제공 수단을 의미할 수 있다. 예컨대, 제2 전원(70)은 제1 전원(20)의 공급이 적합하지 않은 때에만 가동되는 디젤발전기 일 수 있다. 물론 제2 전원(70)은 별도의 UPS(Uninterruptible Power Supply), Energy Storage System(ESS), UES(Uninterruptible Energy Storage) 및 Hybrid UPS 중 어느 하나일 수도 있고, 별도의 계통전원일 수도 있다.
제2 전원(70)은 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않은 경우 제2 부하(51)에 에너지를 공급하기 위한 전원일 수 있으며, 상세한 설명은 후술한다.
본 실시예에 따른 제3 스위치부(80)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우 제2 전원(70)과 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결할 수 있다.
전술한 제1 실시예에서 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우, 즉 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않은 경우 제2 부하(51)는 에너지 저장부(10)로부터 전기 에너지를 공급받을 수 없었다.(도 2b에 대한 상세 설명 참조)
그러나 본 실시예에서는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우, 즉 제1 전원(20)이 공급에 적합하지 않은 경우에도 제2 부하(51)에 별도의 전원인 제2 전원(70)이 에너지를 공급하여 제2 부하(51)의 연속적인 동작을 보장할 수 있다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 공급 장치(1B)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 내지 도 4b에서는 설명의 편의를 위하여 각 스위치부를 스위치의 형상으로 대체하여 도시하였다.
도 4a는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않은 경우, 제1 부하(41) 및 제2 부하(51) 모두 에너지 저장부(10)를 통하여 제1 전원(20)으로부터 전기 에너지를 공급(410, 420)받을 수 있다.
이로써 본 실시예에 따른 전력 공급 장치(1B)는 i) 높은 에너지 시세 차익을 획득할 수 있으며, ii) 높은 부하율로 인해 에너지 저장부(10)에서의 에너지 변환 손실을 최소화 할 수 있고, iii) 나아가 주요부하가 아닌 제2 부하(51)에도 고품질의 전기 에너지를 제공할 수 있다.
도 4b는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우 전기 에너지 공급의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b를 참조하면, 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는 경우, 제1 부하(41)는 에너지 저장부(10)로부터 전기 에너지를 공급(430)받을 수 있다.
나아가 제2 부하(51)는 제1 실시예와 달리, 제2 전원(70)으로부터 전기 에너지를 공급(440)받을 수 있다.
이로써 본 실시예에 따른 전력 공급 장치(1B)는 전술한 이점에 더하여, iv) 본래의 목적에 충실하게 주요 부하인 제1 부하(41)에 연속적인 에너지의 제공을 보장할 수 있고, v) 나머지 부하인 제2 부하(51)에도 연속적인 에너지의 제공을 보장할 수 있다.
< 제3 실시예 >
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 공급 장치(1C)의 개략적인 구성을 도시한다.
도 5을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 공급 장치(1C)는 제1 실시예에 따른 전력 공급 장치(도 1의 1A)가 포함하는 에너지 저장부(10), 제1 스위치부(30), 제1 부하 연결부(40), 제2 부하 연결부(50) 및 제2 스위치부(60) 외에 제어부(100)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어부(100)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는지 여부를 판단하고 판단 결과에 기초하여 하나 이상의 제어신호를 생성할 수 있다. 이 때 제어신호는 제1 스위치부(30) 및 제2 스위치부(60)의 단속을 제어하기 위한 제어신호일 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)의 전기적 연결을 해제하기 위한 제1 제어신호를 생성할 수 있다. 또한 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)를 전기적으로 연결하기 위한 제3 제어신호를 생성할 수 있다.
제1 스위치부(30)는 제어부(100)가 생성한 제1 제어신호에 기초하여 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)의 전기적 연결을 해제할 수 있다. 물론 제1 스위치부(30)는 제어부(100)가 생성한 제3 제어신호에 기초하여 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
이와 유사하게, 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 전기적 연결을 해제하기 위한 제2 제어신호를 생성할 수 있다. 또한 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결하기 위한 제4 제어신호를 생성할 수 있다.
이에 제2 스위치부(60)는 제어부(100)가 생성한 제2 제어신호에 기초하여 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 전기적 연결을 해제할 수 있다. 물론 제2 스위치부(60)는 제어부(100)가 생성한 제4 제어신호에 기초하여 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
이로써 본 실시예는 전술한 제1 실시예와 동일한 효과를 발생시킬 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
< 제4 실시예 >
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 공급 장치(1D)의 개략적인 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 공급 장치(1D)는 제2 실시예에 따른 전력 공급 장치(도 3의 1B)가 포함하는 에너지 저장부(10), 제1 스위치부(30), 제1 부하 연결부(40), 제2 부하 연결부(50), 제2 스위치부(60), 제2 전원(70) 및 제3 스위치부(80) 외에 제어부(100)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어부(100)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하는지 여부를 판단하고 판단 결과에 기초하여 하나 이상의 제어신호를 생성할 수 있다. 이 때 제어신호는 제1 스위치부(30) 내지 제3 스위치부(80)의 단속을 제어하기 위한 제어신호일 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)의 전기적 연결을 해제하기 위한 제1 제어신호를 생성할 수 있다. 또한 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)를 전기적으로 연결하기 위한 제3 제어신호를 생성할 수 있다.
제1 스위치부(30)는 제어부(100)가 생성한 제1 제어신호에 기초하여 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)의 전기적 연결을 해제할 수 있다. 물론 제1 스위치부(30)는 제어부(100)가 생성한 제3 제어신호에 기초하여 제1 전원(20)과 에너지 저장부(10)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
이와 유사하게, 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 전기적 연결을 해제하기 위한 제2 제어신호를 생성할 수 있다. 또한 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결하기 위한 제4 제어신호를 생성할 수 있다.
이에 제2 스위치부(60)는 제어부(100)가 생성한 제2 제어신호에 기초하여 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)의 전기적 연결을 해제할 수 있다. 물론 제2 스위치부(60)는 제어부(100)가 생성한 제4 제어신호에 기초하여 에너지 저장부(10)와 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
한편 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 제2 전원(70)과 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결하기 위한 제5 제어신호를 생성할 수 있다. 이에 제3 스위치부(80)는 제어부(100)가 생성한 제5 제어신호에 기초하여 제2 전원(70)과 제2 부하 연결부(50)를 전기적으로 연결할 수 있다. 물론 제어부(100)는 제1 전원(20)이 소정의 조건을 만족한 경우 전술한 제5 제어신호 외에도, 제2 전원(70)을 구동시키기 위한 구동제어신호를 더 생성할 수도 있다.
이로써 본 실시예는 전술한 제2 실시예와 동일한 효과를 발생시킬 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 수 있다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D: 전력 공급 장치
10: 에너지 저장부
20: 제1 전원
30: 제1 스위치부
40: 제1 부하 연결부
41: 제1 부하
50: 제2 부하 연결부
51: 제2 부하
60: 제2 스위치부
70: 제2 전원
80: 제3 스위치부
100: 제어부

Claims (16)

  1. 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받아 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부;
    상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부의 전기적 연결을 해제하는 제1 스위치부;
    상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제1 부하 연결부;
    상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제2 부하 연결부;
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부의 전기적 연결을 해제하는 제2 스위치부;
    상기 제2 부하 연결부와 전기적으로 연결되는 제2 전원; 및
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제2 전원과 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 스위치부;를 포함하는, 전력 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서
    상기 소정의 조건은 상기 제1 전원이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 조건인, 전력 공급 장치.
  3. 제1 항에 있어서
    상기 제1 부하 연결부와 제1 부하가 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 부하 연결부와 제2 부하가 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 부하이고,
    상기 제2 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 부하인, 전력 공급 장치.
  4. 제3 항에 있어서
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우,
    상기 제1 부하 및 상기 제2 부하는 상기 에너지 저장부를 통하여 상기 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받는, 전력 공급 장치.
  5. 제3 항에 있어서
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우,
    상기 제1 부하는 상기 에너지 저장부로부터 전기 에너지를 공급받는, 전력 공급 장치.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제2 스위치부에 의해 상기 제2 전원과 상기 제1 부하 연결부의 전기적 연결이 해제되는, 전력 공급 장치.
  8. 제1 항에 있어서
    상기 제2 전원은 상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우에만 전기 에너지를 생산하여 공급하는, 전력 공급 장치.
  9. 제1 항에 있어서
    상기 제1 전원은 계통전원인, 전력 공급 장치.
  10. 제1 전원으로부터 전기 에너지를 공급 받아 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부;
    상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 하나 이상의 제어신호를 생성하는 제어부;
    상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족한 경우 상기 제어부가 생성한 제1 제어신호에 기초하여 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부의 전기적 연결을 해제하는 제1 스위치부;
    상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제1 부하 연결부;
    상기 에너지 저장부와 전기적으로 연결되는 제2 부하 연결부;
    상기 제1 전원이 소정의 조건을 만족한 경우 상기 제어부가 생성한 제2 제어신호에 기초하여 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부의 전기적 연결을 해제하는 제2 스위치부;
    상기 제2 부하 연결부와 전기적으로 연결되는 제2 전원; 및
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 제어부가 생성한 제5 제어신호에 기초하여 상기 제2 전원과 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결하는 제3 스위치부;를 포함하는, 전력 공급 장치.
  11. 제10 항에 있어서
    상기 소정의 조건은 상기 제1 전원이 순시 전압 저하(Instantaneous voltage sag), 순시 전압 상승(Instantaneous voltage swell), 단기간정전(Short duration Interruption), 순시 정전(Instantaneous Interruption) 및 주파수 변동 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 조건인, 전력 공급 장치.
  12. 제10 항에 있어서
    상기 제1 부하 연결부와 제1 부하가 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 부하 연결부와 제2 부하가 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요한 부하이고,
    상기 제2 부하는 전기 에너지의 상시 공급이 필요 없는 부하인, 전력 공급 장치.
  13. 제12 항에 있어서
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우,
    상기 제어부는
    상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부를 전기적으로 연결시키는 제3 제어신호 및 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결시키는 제4 제어신호를 생성하고,
    상기 제1 스위치부는 상기 제3 제어신호에 기초하여 상기 제1 전원과 상기 에너지 저장부를 전기적으로 연결하고
    상기 제2 스위치부는 상기 제4 제어신호에 기초하여 상기 에너지 저장부와 상기 제2 부하 연결부를 전기적으로 연결하는, 전력 공급 장치.
  14. 삭제
  15. 제10 항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 제1 전원이 상기 소정의 조건을 만족하는 경우에만 상기 제2 전원이 전기 에너지를 생산하여 공급하도록 하는 제6 제어신호를 생성하는, 전력 공급 장치.
  16. 제10 항에 있어서
    상기 제1 전원은 계통전원인, 전력 공급 장치.
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