KR102439772B1 - 다중화 직류전원공급장치 - Google Patents

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KR102439772B1
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Abstract

본 발명은 다중화 직류전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류전원공급장치를 다중화하고, 각각의 직류전원공급장치의 모니터링, 열화상태 예측 및 수명 예측이 가능하여, 고장 발생 시 신속한 대응 및 선제적인 조치가 가능한 다중화 직류전원공급장치를 제공한다.

Description

다중화 직류전원공급장치 {MULTIPLEXED DC POWER SUPPLY}
본 발명은 다중화 직류전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류전원공급장치를 다중화하고, 각각의 직류전원공급장치의 모니터링, 열화상태 예측 및 수명 예측이 가능하여, 고장 발생 시 신속한 대응 및 선제적인 조치가 가능한 다중화 직류전원공급장치에 관한 것이다.
최근 첨단 산업의 발달로 각종 반도체 소자들이 더욱 정밀화됨으로써, 이에 따른 전원의 불안정 요인이 많이 발생되었다.
어떤 분야든간에 생산성과 비용 효율성에 대한 제고는 성공의 핵심 요소로 인식된다.
개별 컴포넌트의 신뢰성은 플랜트 및 설비의 고효용성을 확보하는 데 있어서 특히 중요하다.
또한 정확히 이러한 신뢰성을 제공하는 산업용 파워서플라이는 중요한 역할을 수행한다.
만약 제어 시스템이 24 V DC의 전원을 지속적으로 공급받지 못한다면 장애가 발생하여 서서히 정지하게 된다.
이런 이유로 비가동시간을 피하기 위해 더 많은 파워서플라이를 중복적으로 사용한다.
이러한 유형의 이중화 파워서플라이 솔루션에는 최소 하나 이상의 추가적인 파워서플라이가 사용되며, 이를 통해, 파워서플라이 중 하나가 고장이 나더라도 계속해서 전원을 공급할 수 있다.
"n+1" 이중화의 경우를 예로 들면, 총 20A의 전류를 공급하기 위해 각각 10A의 정격 전류를 공급하는 파워서플라이 3개를 사용할 수 있다. 보다 안정적인 컨셉을 요구할 경우, "n+m"의 다중화를 구현하거나, "1+1"의 이중화를 구현할 수 있다.
예를 들어 각각 20A인 두 개의 파워서플라이를 출력 위치에서 병렬로 연결하면, 이 중 하나가 내부 결함을 일으키거나 또는 1차측 선전압에 이상이 생길 경우, 그렇지 않은 두번째 파워서플라이가 자동적으로 부하의 공급을 인계 받는다.
이는 하나의 파워서플라이가 모든 동작 상태에서 연결된 부하의 전체 전력 수요를 담당할 수 있도록 각각의 파워서플라이를 나눠서 할당해야 함을 의미한다.
높은 작동 신뢰성을 얻으려면, 다이오드를 사용하여 병렬로 연결된 전원 장치들을 디커플링해야 한다.
파워서플라이 중 하나의 2차측에 내부 단락이 발생하는 경우에는 다른 파워서플라이가 전체 전력을 공급한다.
단락이 부하로의 전원 공급에 영향을 미치지 않는 경우에만 100% 이중화를 이용할 수 있는 것으로 간주한다.
해당 배선까지 이중화로 구현할 경우, 부하까지 포함하는 완전한 이중화 솔루션을 완성할 수 있다.
그러나, 이렇게 이중화를 하더라도, 후속조치(고장난 파워서플라이의 수리 등)를 취하기 전에 모든 파워서플라이에 고장이 발생되면, 정상적인 전원공급이 어려운 문제가 발생된다.
한국등록특허 [10-1367611]에서는 파워 이중화 장치가 개시되어 있다.
한국등록특허 [10-1367611](등록일자: 2014년02월20일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 직류전원공급장치를 다중화하고, 각각의 직류전원공급장치의 모니터링, 열화상태 예측 및 수명 예측이 가능하여, 고장 발생 시 신속한 대응 및 선제적인 조치가 가능한 다중화 직류전원공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치는, 교류 전원을 입력받아 스위칭 회로를 이용하여 직류 전원으로 변환시킨 뒤 출력하는 복수의 에스엠피에스(100); 상기 에스엠피에스(100)들로부터 출력된 전원을 입력받으며, 어떤 에스엠피에스(100)의 전원을 부하설비에 공급할 것인지 결정하고, 이에따라 제어하는 파워라인스위칭부(200); 상기 에스엠피에스(100) 각각의 온도를 센싱하는 에스엠피에스센서부(300); 직류 전압을 센싱하는 직류전압센서부(400); 및 직류 전류를 센싱하는 직류전류센서부(500); 를 포함하며, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스센서부(300), 직류전압센서부(400) 및 직류전류센서부(500)로부터 센싱된 정보를 근거로 상기 에스엠피에스(100) 각각의 상태를 확인하고, 부하설비의 전력 데이터 모니터링을 수행하며, 상기 에스엠피에스(100) 각각의 과부하 상태, 사용시간, 발열상태를 고려 하여 열화 및 수명을 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 제어가 가능한 스위칭소자를 포함하는 스위칭소자부(220); 상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 역전류를 방지하기위한 다이오드를 포함하는 역전류방지부(230); 파워라인스위칭부(200)의 출력측 전단에 구비되며, 스위칭제어 시 전압을 안정시키는 캐패시터를 포함하는 전압안정부(240); 및 상기 스위칭소자부(220)의 스위칭 제어를 담당하고, 열화 및 수명을 예측하는 컨트롤유닛부(250);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 다중화 직류전원공급장치는 상기 파워라인스위칭부(200)의 온도를 센싱하는 스위칭부센서부(600); 를 포함하며, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 스위칭부센서부(600)로부터 센싱된 정보까지 포함된 정보를 근거로 열화 및 수명을 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 에스엠피에스센서부(300)는 온도 뿐 아니라 습도까지 측정 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간, 온습도를 기준으로 한 정상 환경 기준 감소수명을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭부센서부(600)는 온도 뿐 아니라 먼지까지 측정 가능한 것을 특징으로 하고, 상기 파워라인스위칭부(200)는 먼지 측정 데이터를 근거로 먼지 적층 수준을 계산하여, 화재 위험 경고 또는 청소 필요 알림을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 파워라인스위칭부(200)는 부하율에 따른 가중치를 적용하여 연산하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 파워라인스위칭부(200)는 온도에 따른 가중치를 적용하여 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치에 의하면, 직류전원공급장치를 다중화하고, 각각의 직류전원공급장치의 모니터링, 열화상태 예측 및 수명 예측이 가능하여, 고장 발생 시 신속한 대응 및 선제적인 조치가 가능한 효과가 있다.
또한, 돌입전류억제부, 역전류방지부를 구비함으로써, 에스엠피에스의 수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 전압안정부를 구비함으로써, 보다 안정적적으로 부하설비에 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다양한 센싱정보를 활용함으로써, 다양한 모니터링 뿐 아니라 보다 정확한 수명 예측이 가능한 효과가 있다.
아울러, 다양한 가중치를 적용함으로써, 보다 정확한 수명 예측이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 개념도.
도 3은 도 2의 파워라인스위칭부에대한 세부 실시예를 보여주는 개념도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 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, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 개념도이며, 도 3은 도 2의 파워라인스위칭부에대한 세부 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치는 에스엠피에스(100), 파워라인스위칭부(200), 에스엠피에스센서부(300), 직류전압센서부(400) 및 직류전류센서부(500)를 포함한다.
에스엠피에스(100)는 교류 전원을 입력받아 스위칭 회로를 이용하여 직류 전원으로 변환시킨 뒤 출력하는 복수 개 구비된다.
상기 에스엠피에스(100)는 Switched(또는 Switching) Mode Power Supply(SMPS)의 약자로, 스위칭 동작에 의한 전원공급장치를 의미한다.
이때, 에스엠피에스(100)는 복수 개 구비된다. 이는, 어느 하나의 에스엠피에스(100)의 정상 동작이 어려운 경우 다른 하나의 에스엠피에스(100)가 이를 대체할 수 있도록 하기 위함이다.
복수의 상기 에스엠피에스(100)는 상기 파워라인스위칭부(200)에 병렬로 연결될 수 있다.
파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100)들로부터 출력된 전원을 입력받으며, 어떤 에스엠피에스(100)의 전원을 부하설비에 공급할 것인지 결정하고, 이에따라 제어한다.
상기 파워라인스위칭부(200)는 스위칭 제어에 의해 에스엠피에스(100)의 출력 전원을 부하설비에 연결하는 역할을 한다.
즉, 스위치의 ON/OFF 제어에 따라, 상기 에스엠피에스(100)의 출력 전원과 부하설비를 전기적으로 연결한다.
상기 에스엠피에스(100)에 공급되는 교류 전원은 계통에서 직접 입력(도 1 참조)받는 것도 가능하고, 상기 파워라인스위칭부(200)를 거쳐 입력(도 2 참조)받는 것 가능하다.
상기 에스엠피에스(100)에 공급되는 교류 전원을 상기 파워라인스위칭부(200)를 거쳐 입력(도 2 참조)받는 경우, 스위칭 제어에 의해 입력선로를 ON/OFF 가능하도록 하는 것(도 2 참조)이 바람직하다.
에스엠피에스센서부(300)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 온도를 센싱한다.
이때, 측정되는 온도는 상기 에스엠피에스(100)의 표면 온도가 될 수도 있고, 상기 에스엠피에스(100) 내부의 온도가 될 수도 있다.
직류전압센서부(400)는 직류 전압을 센싱한다.
상기 직류전압센서부(400)는 상기 에스엠피에스(100)의 출력 라인의 직류 전압을 센싱한다.
직류전류센서부(500)는 직류 전류를 센싱한다.
상기 직류전류센서부(500)는 상기 에스엠피에스(100)의 출력 라인의 직류 전류를 센싱한다.
이때, 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스센서부(300), 직류전압센서부(400) 및 직류전류센서부(500)로부터 센싱된 정보를 근거로 상기 에스엠피에스(100) 각각의 (실시간 )상태를 확인하고, 부하설비의 전력 데이터 모니터링을 수행하며, 상기 에스엠피에스(100) 각각의 과부하 상태, 사용시간, 발열상태를 고려 하여 열화 및 수명을 예측한다.
상기 파워라인스위칭부(200)는 각각의 센싱부로부터 센싱된 정보 및 수집 가능한 정보(시간 정보 등)를 수집하며, 이를 근거로 상기 에스엠피에스(100) 각각의 열화 정도 예측 및 수명 예측이 가능하다.
장치 사용에 따른 예상 잔여 수명 계산은, 다음과 같이 할 수 있다.
Figure 112022006573885-pat00001
상기 에스엠피에스(100)에 공급되는 교류 전원이 상기 파워라인스위칭부(200)를 거쳐 입력되는 경우, 교류 전압을 측정하는 전압센서 및 교류 전류를 측정하는 전류센서를 추가로 구비할 수 있으며, 이를 통해 수집된 정보를 추가 고려하여, 열화 및 수명을 예측하는 것도 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 파워라인스위칭부(200)는 스위칭소자부(220), 역전류방지부(230), 전압안정부(240) 및 컨트롤유닛부(250)를 포함할 수 있다.
스위칭소자부(220)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 제어가 가능한 스위칭소자를 포함한다.
상기 스위칭소자부(220)는 상기 에스엠피에스(100)의 출력측과 부하설비 간의 전기적 연결을 ON/OFF 한다.
역전류방지부(230)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 역전류를 방지하기위한 다이오드를 포함한다.
상기 역전류방지부(230)는 다이오드 등으로 구성될 수 있으며, 상기 스위칭소자의 전단 혹은 후단에 구비될 수 있다.
전압안정부(240)는 상기 파워라인스위칭부(200)의 출력측 전단에 구비되며, 스위칭제어 시 전압을 안정시키는 캐패시터를 포함한다.
상기 전압안정부(240)는 상기 에스엠피에스(100)의 출력측 각 선로 각각에 설치되는 것도 가능하고, 상기 에스엠피에스(100)의 출력측이 병렬로 연결된 지점 이후 선로에 구비되는 것도 가능하다.
컨트롤유닛부(250)는 상기 스위칭소자부(220)의 스위칭 제어를 담당한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 컨트롤유닛부(250)는 상기 에스엠피에스(100)의 부하 상태에 따라 수명 중심 제어와 과부하 상태 제어를 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수명 중심 제어는,
어느 하나의 에스엠피에스(100)의 부하 상태가 과부하 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 미만(이하)인 경우,
해당 에스엠피에스(100)의 잔여수명이 교체가 필요한 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 이상(초과)이면, 해당 에스엠피에스(100) 출력과 부하설비가 전기적으로 연결(ON)되도록 제어하고,
해당 에스엠피에스(100)의 잔여수명이 교체가 필요한 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 미만(이하)이면, 해당 에스엠피에스(100) 교체가 필요함을 알리는 알림 신호를 출력하도록 제어할 할 수 있다.
이때, 해당 에스엠피에스(100)가 부하설비와 전기적으로 연결(ON)된 상태이면, 해당 상태를 유지하도록 하고 다른 에스엠피에스(100)가 대기 상태를 유지하도록 할 수 있고, 해당 에스엠피에스(100)가 부하설비와 전기적으로 연결 해제(OFF)된 상태이면, 다른 에스엠피에스(100) 출력과 부하설비가 전기적으로 연결(ON)되도록 제어할 수 있다.
상기 과부하 상태 제어는,
어느 하나의 에스엠피에스(100)의 부하 상태가 과부하 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 이상(초과)인 경우,
다른 에스엠피에스(100)의 부하 상태가 과부하 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 이상(초과)인 경우, 부하 상태가 과부하 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 이상(초과)인 복수의 에스엠피에스(100) 출력이 부하설비에 병렬로 전기적으로 연결(ON)되도록 제어하고,
다른 에스엠피에스(100)의 부하 상태가 과부하 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 미만(이하)인 경우, 부하 상태가 과부하 상태가 아니라 판단 할 수 있는 에스엠피에스(100) 출력과 부하설비가 전기적으로 연결(ON)되도록 제어할 수 있다.
이때, 에스엠피에스(100)의 잔여수명이 교체가 필요한 상태라 판단 할 수 있는 일정 수치 미만(이하)이면, 해당 에스엠피에스(100) 교체가 필요함을 알리는 알림 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 에스엠피에스(100)에 공급되는 교류 전원을 상기 파워라인스위칭부(200)를 거쳐 입력 받으며, 스위칭 제어에 의해 입력선로를 ON/OFF 가능하도록 하는 경우(도 3 참조), 상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 온(ON) 시 돌입전류를 억제하기 위해, 상기 에스엠피에스(100)의 교류 전원 입력측에 구비되며, 캐패시터를 포함하는 돌입전류억제부(210)를 더 포함할 수 있다.
돌입 전류(Inrush current)는 전류 서지 입력(input surge current) 또는 스위치 온 서지(switch-on surge) 라고도 하며, 전기기기의 전원을 켤(ON 시킬) 때, 일시적으로 흐르는 최대 순간 압력 전류를 말한다.
상기 돌입전류억제부(210)를 구비하는 것은 상기 에스엠피에스(100)에 공급되는 교류 전원의 ON/OFF 제어가 가능하기 때문에 발생될 수 있는 돌입전류로부터 상기 에스엠피에스(100)를 보호하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치는 상기 파워라인스위칭부(200)의 온도를 센싱하는 스위칭부센서부(600)를 포함하며,
상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 스위칭부센서부(600)로부터 센싱된 정보까지 포함된 정보를 근거로 열화 및 수명을 예측하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예상수명종료일은 해당 설비의 교체 시기를 예상할 수 있는 중요한 정보이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 에스엠피에스센서부(300)는 온도 뿐 아니라 습도까지 측정 가능한 것을 특징으로 하며,
상기 파워라인스위칭부(200)는 상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간, 온습도를 기준으로 한 정상 환경 기준 감소수명을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 스위칭부센서부(600)는 온도 뿐 아니라 먼지까지 측정 가능한 것을 특징으로 하고,
상기 파워라인스위칭부(200)는 먼지 측정 데이터를 근거로 먼지 적층 수준을 계산하여, 화재 위험 경고 또는 청소 필요 알림을 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 파워라인스위칭부(200)는 부하율에 따른 가중치를 적용하여 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 과부하 수준에 따라 가중치를 달리 적용할 수 있다.
일반적으로 80% 까지는 정상부하로 가정한다.
상기 부하율에 따른 가중치 적용의 예를 들면,
부하율이 50% 이하인 경우, 가중치는 0.9(1 보다 작은 상수)
부하율이 50% 초과 80% 이하인 경우, 가중치는 1.0
부하율이 80% 초과 100% 이하인 경우, 가중치는 1.2(1 보다 큰 상수)
부하율이 100% 초과 120% 이하인 경우, 가중치는 1.5(1 보다 큰 상수)
부하율이 120% 초과인 경우, 가중치는 가장 큰 가중치보다 큰 상수(해당 예로는 1.5 보다 큰 상수)로, 제품의 상태를 고려하여 결정
등으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 직류전원공급장치의 파워라인스위칭부(200)는 온도에 따른 가중치를 적용하여 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 온도에 따른 가중치는 표면온도에 따른 가중치(표면온도가중치)와 외부 온도에 따른 가중치(환경온도가중치)로 구분하여 적용할 수 있다.
표면온도가중치는 과열 수준에 따라 가중치를 달리 적용하기 위한 것이다.
상기 표면온도가중치 적용의 예를 들면,
온도가 0℃ 미만인 경우, 가중치는 1.2(1 보다 큰 상수)
온도가 0℃ 이상 45℃ 미만인 경우, 가중치는 1.0
온도가 45℃ 이상 65℃ 미만인 경우, 가중치는 1.2(1 보다 큰 상수)
온도가 65℃초과 인 경우, 가중치는 가장 큰 가중치보다 큰 상수(해당 예로는 1.2 보다 큰 상수)로, 제품의 상태를 고려하여 결정
등으로 설정할 수 있다.
상기 환경온도가중치 적용의 예를 들면,
온도가 0℃ 미만인 경우, 가중치는 0.8(1 보다 작은 상수)
온도가 0℃이상 40℃ 미만인 경우, 가중치는 1.0
온도가 40℃ 이상인 경우, 가중치는 1.2(1 보다 큰 상수)
등으로 설정할 수 있다.
상기에서 부하율과 온도에 따른 가중치 적용의 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 습도 등 외부 환경 요인에 따른 다양한 가중치 적용이 가능함은 물론이다.
상기 습도에 따른 가중치 적용의 예를 들면,
습도가 60% 미만인 경우, 가중치는 1.0
습도가 60% 이상인 경우, 가중치는 1.2(1 보다 큰 상수)
등으로 설정할 수 있다.
상기 예시한 가중치들을 적용하여 부하율 50%, 표면온도 50℃, 외부온도 10℃, 습도 70% 에서의 잔여 수명을 계산하한 예를 들면 다음과 같다.
Figure 112022006573885-pat00002
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 에스엠피에스
200: 파워라인스위칭부
210: 돌입전류억제부
220: 스위칭소자부
230: 역전류방지부
240: 전압안정부
250: 컨트롤유닛부
300: 에스엠피에스센서부
400: 직류전압센서부
500: 직류전류센서부
600: 스위칭부센서부

Claims (8)

  1. 교류 전원을 입력받아 스위칭 회로를 이용하여 직류 전원으로 변환시킨 뒤 출력하는 복수의 에스엠피에스(100);
    상기 에스엠피에스(100)들로부터 출력된 전원을 입력받으며, 어떤 에스엠피에스(100)의 전원을 부하설비에 공급할 것인지 결정하고, 이에따라 제어하는 파워라인스위칭부(200);
    상기 에스엠피에스(100) 각각의 표면온도, 외부온도(환경온도) 및 외부습도(환경습도)를 센싱하는 에스엠피에스센서부(300);
    각각의 상기 에스엠피에스(100)로부터 출력되는 직류 전압을 센싱하는 직류전압센서부(400); 및
    각각의 상기 에스엠피에스(100)로부터 출력되는 직류 전류를 센싱하는 직류전류센서부(500);
    를 포함하며,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    상기 에스엠피에스센서부(300), 직류전압센서부(400) 및 직류전류센서부(500)로부터 센싱된 정보를 근거로 상기 에스엠피에스(100) 각각의 상태를 확인하고, 부하설비의 전력 데이터 모니터링을 수행하며, 상기 에스엠피에스(100) 각각의 과부하 상태, 사용시간, 발열상태를 고려 하여 열화 및 수명을 예측하는 것을 특징으로 하며,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 제어가 가능한 스위칭소자를 포함하는 스위칭소자부(220);
    상기 에스엠피에스(100) 각각의 직류 전원 출력측에 구비되며, 역전류를 방지하기위한 다이오드를 포함하는 역전류방지부(230);
    파워라인스위칭부(200)의 출력측 전단에 구비되며, 스위칭제어 시 전압을 안정시키는 캐패시터를 포함하는 전압안정부(240); 및
    상기 스위칭소자부(220)의 스위칭 제어를 담당하고, 열화 및 수명을 예측하는 컨트롤유닛부(250);
    를 포함하며,
    장치 사용에 따른 예상 잔여 수명 계산은, 다음식
    Figure 112022053258517-pat00006

    을 이용하는 것을 특징으로 하는 다중화 직류전원공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다중화 직류전원공급장치는
    상기 파워라인스위칭부(200)의 온도를 센싱하는 스위칭부센서부(600);
    를 포함하며,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    상기 스위칭부센서부(600)로부터 센싱된 정보까지 포함된 정보를 근거로 열화 및 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 다중화 직류전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 하는 다중화 직류전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에스엠피에스센서부(300)는
    온도 뿐 아니라 습도까지 측정 가능한 것을 특징으로 하며,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    상기 에스엠피에스(100) 각각의 제조일 또는 가동 시작일, 미사용 시간을 근거로 수명종료일을 산출하고, 장치 사용 시간, 과부하 수준 및 시간, 과열 수준 및 시간, 온습도를 기준으로 한 정상 환경 기준 감소수명을 근거로 최종감소수명을 산출하며, 상기 수명종료일과 최종감소수명을 근거로 예상수명종료일을 계산하는 것을 특징으로 하는 다중화 직류전원공급장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭부센서부(600)는
    온도 뿐 아니라 먼지까지 측정 가능한 것을 특징으로 하고,
    상기 파워라인스위칭부(200)는
    먼지 측정 데이터를 근거로 먼지 적층 수준을 계산하여, 화재 위험 경고 또는 청소 필요 알림을 발생시키는 것을 특징으로 하는 다중화 직류전원공급장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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