KR102499262B1 - 액티브 필터 및 그 제어방법, 액티브 필터를 포함하는 전력 관리 시스템 - Google Patents

액티브 필터 및 그 제어방법, 액티브 필터를 포함하는 전력 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 고조파를 제거하는 기능을 가진 액티브 필터를 이용하여 전력을 관리하고, 전력에 관한 데이터를 송수신 할 수 있는 액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템에 관한 기술이다.
일 실시예에 따른 액티브 필터는, 부하에 전기적으로 연결되어 전원 전류의 고조파를 저감시키는 액티브 필터에 있어서, 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터에 기초하여 부하가 소비하는 전력을 조절하는 제어부, 획득된 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브 필터 및 그 제어방법, 액티브 필터를 포함하는 전력 관리 시스템{ACTIVE FILTER AND CONTROL METHOD FOR THE SAME, POWER MONITORING SYSTEM INCLUDING THE ACTIVE FILTER}
개시된 발명은 고조파를 제거하는 기능을 가진 액티브 필터를 이용하여 전력을 관리하고, 전력에 관한 데이터를 송수신 할 수 있는 액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템에 관한 것이다.
액티브 필터(Active Filter)는 임의의 파형을 발생시킬 수 있는 고주파 인버터를 이용하여, 부하로부터 발생하는 고조파 성분과 역위상의 고조파 성분을 회로에 주입하여 불필요한 성분을 상쇄시키고, 무효전력의 조류보상을 수행하는 장치로 액티브 파워 필터(Active Power Filter) 또는 능동형 전력 필터라고도 한다.
일반적으로, 스위칭 파워 서플라이(switching power supply), 컴퓨터, 공기조화기 등과 같은 전자 기기의 사용이 증대됨에 따라 가정이나 산업현장에서 사용하는 전력의 부하가 점차 비선형으로 바뀌어 가고 있는 추세이다.
이 때, 전력 부하가 비선형으로 바뀌면, 50Hz 혹은 60Hz의 주파수를 갖는 전압/전류 형태의 교류신호에 비선형 부하로 인한 왜곡이 발생하여 50Hz 혹은 50Hz의 기본 주파수 성분 이외에 기본 주파수 성분의 정수배에 해당하는 고조파(harmonic wave) 성분들이 발생하게 된다. 이러한 고조파 성분들로 인하여 교류신호의 순간 최대치는 비선형 왜곡이 발생하기 전의 기본 주파수로만 구성되는 순수한 교류신호에 비하여 커질 수 있기 때문에, 전류 혹은 전압 정격 초과로 인한 전력 장치의 고장이 발생하고, 과도한 전력 손실이 발생할 수 있으므로 이를 해결하기 위해 액티브 필터가 사용되어 고조파를 제거하고 부하로 안정적인 전력을 공급할 수 있다.
또한, 정보통신기술의 발전으로 인해 전기를 사용하는 전기기기들의 수가 비약적으로 증가하여 이로 인해 전력의 소비량이 해가 갈수록 증가하고 있다. 이에 따라 전력 회사 측은 전력 소비 측과 유, 무선 통신을 수행하여 전력 소비 측의 전력 소비량을 원격 계측하고, 원격 계측 결과에 기초하여 전력의 생산 및 공급을 제어함으로써 전력 설비의 과부하를 방지하고 전력 소비 측에 안정적인 전력을 공급한다. 이 때, 전력을 소비하는 부하 측에서 전력 소비량을 측정하고 이를 모니터링 함으로써 전력 소비를 관리하기 위한 다양한 연구가 행해지고 있다.
개시된 발명은, 부하가 소비하는 전력을 모니터링 하여 전력을 관리하고, 유무선 통신을 이용하여 부하의 소비 전력에 관한 데이터를 송수신 할 수 있는 액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 액티브 필터는,
부하 전원 전류의 고조파를 저감시키는 액티브 필터에 있어서, 상기 부하는 전자기기를 포함하고, 상기 부하의 전기 신호를 측정하는 측정부, 상기 측정된 부하의 전기 신호에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교한 결과에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하는 제어부 및 상기 획득된 데이터 및 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송신하는 통신부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정부에서 측정된 전기 신호에 기초한 상기 부하의 소비 전력 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 미리 설정된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 부하의 소비 전력과 상기 저장부에 저장된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 전기 신호는, 상기 부하의 동작에 기초한 전력 신호, 전압 신호, 전류 신호 중 적어도 하나의 신호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신부는, 상기 획득된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 조절된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 부하에 연결된 액티브 필터로 송신하고, 상기 다른 부하에 연결된 액티브 필터로부터 상기 다른 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 다른 부하의 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
또한, 상기 통신부는, 무선 통신 방식으로 상기 데이터를 송수신 하는 것을 포함하고, 상기 무선 통신 방식은, RF(Radio Frequency), 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 엔에프씨(near field communication: NFC), 초광대역(Ultra Wide Band: UWB)통신을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 통신부가 수신한 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 미리 설정된 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력 데이터와 비교하여, 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력이 상기 미리 설정된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력을 감소시키는 제어 신호를 송출할 수 있다.
또한, 상기 저장부는, 상기 적어도 하나의 다른 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 통신부가 수신한 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 상기 저장부에 미리 저장된 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력 데이터와 비교하여, 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력이 상기 미리 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력을 감소시키는 제어 신호를 송출할 수 있다.
또한, 상기 부하가 포함하는 전자기기는, 시스템 에어컨, 냉장고, 세탁기를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 액티브 필터는,
부하의 전기 신호를 측정하는 측정부, 상기 측정된 부하의 전기 신호에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교한 결과에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하는 제어부, 및 상기 획득된 데이터 및 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 무선 통신 방식으로 송수신하는 무선 통신부를 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 액티브 필터 제어방법은,
부하 전원 전류의 고조파를 저감시키는 액티브 필터 제어방법에 있어서, 상기 부하의 전기 신호를 측정하고, 상기 측정된 부하의 전기 신호에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교한 결과에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하고, 상기 획득된 데이터 및 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송수신하는 것을 포함한다.
또한, 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하는 것은, 상기 측정된 전기 신호에 기초한 상기 부하의 소비 전력 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 미리 설정된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하는 것은, 상기 부하의 소비 전력과 상기 저장된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 획득된 데이터 및 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송수신하는 것은, 상기 획득된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 조절된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 부하에 연결된 액티브 필터로 송신하고, 상기 다른 부하에 연결된 액티브 필터로부터 상기 다른 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 다른 부하의 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 것을 포함할 수 있다.또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 액티브 필터를 포함하는 전력 관리 시스템은,
적어도 하나의 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터를 송신하는 적어도 하나의 서브 액티브 필터 및 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터로부터 수신한 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 부하가 소비하는 전력을 조절하는 메인 액티브 필터를 포함한다.
또한, 상기 메인 액티브 필터는, 상기 적어도 하나의 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 액티브 필터는, 상기 적어도 하나의 부하의 소비 전력과 상기 저장부에 저장된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 적어도 하나의 부하가 소비하는 전력이 상기 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터와 전기적으로 연결된 부하가 소비하는 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 메인 액티브 필터는, 상기 적어도 하나의 부하의 소비 전력과 상기 저장부에 저장된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 적어도 하나의 부하가 소비하는 전력이 상기 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 부하의 소비 전력을 감소시키는 제어 신호를 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터로 송신할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터는, 상기 메인 액티브 필터로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터와 전기적으로 연결된 부하가 소비하는 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터는, 상기 획득한 데이터에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터는, 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터를 상기 메인 액티브 필터로 송신할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 서브 액티브 필터는, 상기 획득된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 조절된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 적어도 하나의 서브 액티브 필터로 송신할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 의하면, 고조파를 제거하기 위해 사용되는 액티브 필터가 측정하는 부하의 전기 신호에 대한 정보를 이용하여 부하가 소비하는 전력을 제어 및 조절할 수 있으므로 추가적인 설비를 설치할 필요 없이 부하의 소비전력을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 부하별로 연결되어 있는 복수의 액티브 필터가 유무선 통신망을 통해 연결되어 부하의 소비전력 및 전력 제어와 관련된 데이터를 송신 또는 수신 함에 따라 건물 등에서 사용되는 부하들의 소비 전력을 통합 제어할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 직렬 연결된 구성도이다.
도 1b는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 병렬 연결된 구성도이다.
도 2a는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 직렬 연결된 멀티형 공기조화기의 구성도이다.
도 2b는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 병렬 연결된 멀티형 공기조화기의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 액티브 필터의 제어 흐름을 도시한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 액티브 필터 상호간에 데이터를 송수신하는 제어 흐름을 도시한 블럭도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 액티브 필터 상호간에 데이터를 송수신하는 통신 기능을 도시한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따라 서브 액티브 필터와 메인 액티브 필터 사이에 데이터를 송수신하는 통신 기능을 도시한 개념도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 메인 액티브 필터가 소비 전력 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 서브 액티브 필터가 소비 전력 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 소비 전력 데이터에 따라 서브 액티브 필터에서 소비 전력을 조절하고 메인 액티브 필터가 전체 부하의 소비 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 메인 액티브 필터가 전력 요금 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 서브 액티브 필터가 전력 요금 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터에 따라 서브 액티브 필터에서 소비 전력을 조절하고 메인 액티브 필터가 전체 부하의 소비 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도 면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람 직한 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 이러한 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 액티브 필터 및 그 제어방법을 후술된 실시예들에 따라 상세하게 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하 설명하는 액티브 필터 및 그 제어방법은 액티브 필터가 연결되는 부하가 공기조화기와 같은 대형 부하인 경우를 예로 들어 설명한다. 특히, 건물 등에서 사용되는 중앙 제어식 덕트형 공기조화기를 실시예로 한다. 다만, 액티브 필터는 공기조화기 이외에도 다양한 부하에 연결될 수 있으므로, 본 명세서에서 설명하는 실시예에 국한되지 않는다. 즉, 개시된 명세서에서 부하는 전자기기에 해당하고 전자기기는 시스템 에어컨 뿐만 아니라 냉장고, 세탁기 등의 부하에 해당할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 직렬 연결된 구성도이고, 도 1b는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 병렬 연결된 구성도이다. 도 2a는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 직렬 연결된 멀티형 공기조화기의 구성도이고, 도 2b는 일 실시예에 따라 액티브 필터와 공기조화기의 실외기가 병렬 연결된 멀티형 공기조화기의 구성도이다.
도 1a및 도 1b를 참조하면, 일 실시예에 따른 공기조화기(10a, 10b)는 공기조화기에 전원을 공급하는 교류(AC) 전원, 실외 공간에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기(100), 실내 공간에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내기(미도시)를 포함할 수 있다.
실외기(100)는 기상 냉매를 압축하는 압축기, 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기, 압축기에서 토출된 냉매를 실외 열교환기와 실내기 가운데 어느 하나로 선택적으로 안내하는 사방밸브, 난방 시에 실외 열교환기로 안내되는 냉매를 감압하는 실외 팽창밸브, 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐물레이터를 포함할 수 있다.
실내기는 실내 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실내 열교환기와, 냉방 시 실내 열교환기로 제공되는 냉매를 감압하는 실내 팽창밸브를 포함할 수 있다.
공기조화기(10a, 10b)가 냉방 모드인 경우 냉매는 실외기(100)의 압축기에 의하여 고압으로 압축되고, 압축된 냉매는 사방밸브에 의하여 실외 열교환기로 안내될 수 있다. 압축된 냉매는 실외 열교환기에서 응축되며, 응축되는 동안 냉매는 실외 공기로 잠열을 방출한다. 응축된 냉매는 실내기로 안내될 수 있다.
실내기로 안내된 냉매는 실내기에 마련된 실내 팽창밸브에서 감압된 후 실내 열교환기에서 증발된다. 증발되는 동안 냉매는 실내 공기로부터 잠열을 흡수한다. 이와 같이 냉방 모드 시에 공기조화기(10a)는 실내 열교환기에서 발생하는 냉매와 실내 공기 사이의 열교환을 이용하여 실내 공기를 냉각시킬 수 있다.
증발된 냉매는 실외기(100)로 안내되고, 실외기(100)의 어큐뮬레이터에서 미쳐 증발되지 못한 액상 냉매와 증발된 기상 냉매로 분리된 후 기상 냉매가 압축기로 제공된다. 압축기로 안내된 냉매는 압축되고, 다시 사방밸브로 제공됨으로써 상술한 냉매 순환을 반복할 수 있다.
요약하면, 냉방 모드에서 공기조화기(10a, 10b)는 실내기에서 실내 공기의 열에너지를 흡수하고, 실외기(100)에서 실외로 열에너지를 방출함으로써 실내의 열에너지를 실외로 방출한다.
공기조화기(10a, 10b)의 난방 모드인 경우 냉매는 실외기(100)의 압축기에 의하여 고압으로 압축되고, 압축된 냉매는 실내기로 안내될 수 있다.
냉매는 실내기에 마련된 실내 열교환기에서 응축된다. 응축되는 동안 냉매는 실내 공기로 잠열을 방출한다. 이와 같이 난방 모드 시에 공기조화기(10a, 10b)는 실내 열교환기에서 발생하는 냉매와 실내 공기 사이의 열교환을 이용하여 실내 공기를 가열할 수 있다. 응축된 냉매는 실내 팽창밸브에서 감압된 후 실외기(100)로 안내될 수 있다.
실외기(100)로 안내된 냉매는 실외기(100)에 마련된 실외 팽창밸브에서 감압된 후 실외 열교환기에서 증발된다. 증발된 냉매는 실외기(100)의 어큐뮬레이터에서 미쳐 증발되지 못한 액상 냉매와 증발된 기상 냉매로 분리된 후 기상 냉매가 압축기로 제공된다. 압축기로 안내된 냉매는 압축되고, 다시 사방밸브로 제공됨으로써 상술한 냉매 순환을 반복할 수 있다.
요약하면, 난방 모드에서 공기조화기(10a, 10b)는 실외기(100)에서 실외 공기의 열에너지를 흡수하고, 실내기에서 실내로 열에너지를 방출함으로써 실외의 열에너지를 실내로 전달할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 멀티형 공기조화기(11a, 11b)는 실외 공간에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기(100a), 실내 공간에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행하는 복수의 실내기(미도시), 실외기(100a)로부터 공급되는 냉매를 실내기로 분배하고 냉방 또는 난방이 선택적으로 수행되도록 하는 분배기(미도시)를 포함할 수 있다.
실외기(100a)는 도 1a 및 도 1b의 실외기(100)와 실질적으로 동일하며 멀티형 공기조화기(10a, 10b)의 냉방 및 난방에 대한 냉매의 순환 과정도 이하 도 1a 및 도 1b와 중복되므로 자세한 설명은 생략한다.
도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 실외기(100, 100a)는 액티브 필터(150)에 연결되어 있을 수 있다. 실외기(100, 100a)는 부하에 해당하며, 액티브 필터(150)는 실외기(100, 100a)로 연결되는 선로상에 설치되어 실내기(200)를 제어함에 있어 전압/전류 형태의 교류신호에 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파 성분들을 제거할 수 있다.
액티브 필터(150)는 단일의 부하 또는 복수의 부하에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있고, 부하의 전류를 센싱하여 고조파 전류를 제거할 수 있다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 액티브 필터(150)와 실외기(100)는 직렬로 연결될 수 있고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 액티브 필터(150)와 실외기(100)가 병렬로 연결될 수 있다. 직렬 또는 병렬로 연결되는 것은 액티브 필터(150)의 방식에 따라 다를 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 멀티형 공기조화기(11a, 11b)는 건물 등의 중앙 제어 시스템에 의해 건물 전체에 대한 냉방 또는 난방을 수행하는 대형 부하에 해당한다. 따라서, 이러한 대형 부하를 사용함에 있어서 각각의 부하에서 소비되는 전력을 모니터링 하여 각각의 부하에서 소비되는 전력을 제어 및 관리함으로써, 전체 부하의 소비 전력을 통합 관리해야 할 필요성이 있다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 멀티형 공기조화기(11a, 11b)에 있어서도 액티브 필터(150)는 실외기(100) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 연결 방식은 일 실시예에 불과하며, 액티브 필터(150)의 종류 또는 결선 방식에 따라 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 복수의 액티브 필터(150)는 도 1a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 공기조화기(10a 내지 11b)의 실외기(100, 100a) 각각에 연결되어 각각의 부하에서 소비되는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 획득한 부하의 소비 전력 데이터에 기초하여 부하가 소비하는 전력을 조절할 수 있고, 부하의 소비 전력에 대한 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 복수의 액티브 필터 상호간에 유무선 통신을 이용하여 송수신 할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 액티브 필터의 제어 흐름을 도시한 블록도이다.
도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 액티브 필터(150)는 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터에 기초하여 부하가 소비하는 전력을 조절하는 제어부(400), 부하(L)의 전기 신호를 측정하는 측정부(500), 액티브 필터(150)의 제어와 관련된 데이터를 저장하는 저장부(600), 액티브 필터(150) 및 전력 관리 시스템에 필요한 데이터를 송수신하는 통신부(700)를 포함할 수 있다.
측정부(500)는 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하기 위해 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있다. 부하(L)는 공기조화기(10a 내지 11b) 등의 대형 부하에 해당하므로 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 대한 데이터를 획득하여 전력 관리를 하기 위함이다.
측정부(500)는 전기적으로 연결된 부하(L)의 전기 신호를 측정하여 제어부(400)에 전송할 수 있다. 이 때, 전기 신호는 부하(L)의 동작에 기초한 전력 신호, 전압 신호, 전류 신호 중 적어도 하나의 신호일 수 있다.
이러한 측정부(500)는 단상 또는 삼상에 대한 전압을 측정하는 전압 측정부, 전류를 측정하는 전류 측정부 및 전력을 측정하는 전력 측정부 중 적어도 하나의 측정부를 포함할 수 있다.
측정부(500)는 전류를 측정하는 전류 측정부 및 전원 단의 두 접점(단상) 또는 세 접점(3상)에 연결되어 두 접점 또는 세 접점에서의 전압을 측정하는 전압 측정부를 포함하고, 전압과 전류의 함수로 전력을 산출하여 출력하는 것도 가능하다. 이러한 경우에 부하(L)가 소비하는 소비 전력은 제어부(400)에서 산출하는 것도 가능하다.
여기서 전류 측정부는 전류가 흐르는 도선 사이에 연결된 전류계 또는 도선 주위에 감긴 CT(Current Transformer) 등의 코일을 포함할 수 있다.
또한, 측정부(500)는 부하(L)에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부만을 포함하는 것도 가능하다. 이 때, 측정부(120)는 일정 전압과 측정된 전류에 기초하여 전력을 산출하고 산출된 전력을 출력할 수 있다. 이러한 경우에 부하(L)가 소비하는 소비 전력은 제어부(400)에서 산출하는 것도 가능하다.
즉, 각 부하에는 상용 전원이 인가되고, 이로 인해 각 부하에 인가되는 전압은 거의 일정하기 때문에, 일정 전압을 미리 획득한 후 측정부(500)에 저장함으로써 측정부(500)에서 전력 출력 시 저장된 일정 전압을 이용할 수 있도록 할 수 있다.
제어부(400)는 액티브 필터(150)의 동작에 관한 제어 흐름을 총괄할 수 있다. 액티브 필터(150)는 부하(L) 동작 시에 부하(L)로부터 발생하는 고조파 성분을 제거하기 위하여 역위상의 고조파 성분을 회로에 주입할 수 있다. 제어부(400)는 측정부(500)가 측정한 부하(L)의 전기 신호에 기초하여 부하(L)의 동작으로부터 발생하는 고조파 성분을 제거하기 위한 제어 신호를 송출할 수 있다. 액티브 필터(150)의 고조파 제거에 관한 기술은 이미 많은 분야에서 다양하게 사용되고 있는 기술에 해당하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제어부(400)는 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터에 기초하여 부하(L)가 소비하는 전력을 조절할 수 있다. 구체적으로, 측정부(500)는 부하(L)의 전기 신호를 측정하여, 제어부(400)로 전달할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호에 기초하여 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(400)는, 측정부(500)가 측정한 부하(L)의 전기 신호에 기초하여, 부하(L)에서 소비 전력이 조절될 수 있도록 통신부(700)를 통해 제어 신호를 부하(L)에 송신할 수 있다.
앞선 기술에 의한 액티브 필터(150)는 부하(L)의 동작으로부터 발생하는 고조파 전류를 제거하기 위해 부하(L)의 전기 신호를 측정하는 측정부(500)와 같은 구성을 포함하고 있었는바, 개시된 발명의 일 실시예에 따라 부하(L)가 소비하는 전력에 기초하여 대형 부하 등에서 사용되는 복수의 부하(L)들의 전력을 관리하는 데 액티브 필터(150)가 사용될 수 있다.
제어부(400)는 측정부(500)로부터 측정되어 전달 받은 전기 신호, 즉, 전력 신호, 전압 신호, 전류 신호 중 적어도 하나의 신호에 기초하여 측정부(500)와 전기적으로 연결되어 있는 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 측정부(500)가 측정하는 전기 신호는 동작하는 부하(L)의 고유 정보를 포함하고 있는데, 즉, 전기 신호의 파형, 초기 동작 시에 전기 신호에 포함되어 있는 특징적인 파형, 전기 신호에 포함되어 있는 일정 주파수 대역의 노이즈 성분, 전기 신호에 포함되어 있는 기준 주파수에 대한 하모닉스 성분, 전기 신호에 포함되어 있는 고주파 신호, 전력량 및 이들 각각이 발생되는 패턴 정보 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.
제어부(400)는 부하(L)의 전류 신호와 전압 신호 및 부하(L)의 동작 시간에 기초하여 부하(L)가 소비하는 소비 전력을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 산출한 소비 전력의 데이터와 저장부(600)에 미리 저장되어 있는 부하(L)의 소비 전력 데이터를 비교할 수 있다. 저장부(600)에 미리 저장되어 있는 부하(L)의 소비 전력 데이터는 사용자가 사전에 미리 저장해 놓은 소비 전력 데이터의 기준 값을 의미하며, 네트워크를 통해 외부의 서버에 저장된 데이터에 해당할 수도 있다. 즉, 액티브 필터(150)와 연결된 부하의 최대 전력 소비 허용치 또는 평균 전력 소비 허용치를 기준값으로 정하여 저장부(600)에 저장해 놓을 수 있고, 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력을 저장부(600)에 저장되어 있는 기준 소비 전력과 비교하여, 부하(L)의 현재 소비 전력이 저장된 기준 소비 전력을 초과할 경우 부하(L)의 소비 전력을 감소시키기 위한 제어를 할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 통신부(700)를 제어하여 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 관한 데이터 및 제어부(400)가 감소시킨 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 액티브 필터(150)로 송신하도록 제어할 수 있다. 액티브 필터(150)의 통신부(700)가 다른 액티브 필터(150)의 통신부(700)로부터 다른 부하(L)에서 소비하는 전력에 관한 데이터를 수신하는 경우, 제어부(400)는 다른 부하(L)에서 소비하는 전력이 저장부(600)에 저장된 기준 소비 전력을 초과하는지 판단할 수 있고, 초과하는 경우에는 다른 부하(L)에서 소비하는 전력을 감소시키는 제어 신호를 다른 액티브 필터(150)로 송신할 수 있다.
제어부(400)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수 있다.
저장부(600)는 액티브 필터(150)의 동작 및 제어와 관련된 데이터를 저장할 수 있고, 부하(L)가 소비하는 소비 전력 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 액티브 필터(150)에 연결된 부하가 전력 소비를 하는 경우 최대 전력 소비 허용치 또는 평균 전력 소비 허용치를 기준값으로 하여 저장할 수 있고, 저장된 데이터를 제어부(400)에 제공하여 제어부(400)가 획득한 부하(L)의 소비 전력과 비교하는데 사용되게 할 수 있다.
이러한 부하(L)의 소비 전력 데이터는 전력 관리 시스템 상에서 복수의 부하(L)들의 소비 전력을 관리하고 제어하기 위해 필요한 값으로, 복수의 부하(L)들이 소비하는 전력이 개별 부하(L)량 또는 전체 부하(L)량에 비추어 기준 값보다 많은지 또는 적은지를 판단하기 위한 기준이 될 수 있다.
사용자는 액티브 필터(150) 외부의 입력부를 이용하여 액티브 필터(150)에 연결된 부하(L)가 소비하는 소비 전력의 기준 값을 저장할 수 있다. 또한, 부하(L)가 동작하는 경우 측정부(500)가 측정하는 부하(L)의 전기 신호에 관한 데이터도 실시간으로 저장할 수 있고, 측정된 부하(L)의 소비 전력과 저장된 부하(L)의 소비 전력을 비교하여 조절된 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터도 저장할 수 있다.
저장부(600)에는 다른 액티브 필터(150)에 연결된 다른 부하(L)의 미리 설정된 소비 전력 데이터도 저장될 수 있다. 후술할 바와 같이, 하나의 액티브 필터(150)는 다른 액티브 필터(150)로부터 다른 액티브 필터(150)에 연결된 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 대한 데이터를 수신할 수도 있는데, 이 때, 수신한 데이터와 저장되어 있는 다른 부하(L)의 소비 전력 데이터를 비교하여 다른 부하(L)의 현재 소비 전력이 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(400)가 다른 부하(L)가 소비하는 소비 전력을 저장되어 있는 기준 소비 전력 값에 맞추어 감소시키는 제어 신호를 송출한 경우 감소시킨 만큼의 소비 전력 데이터도 저장부(600)에 저장될 수 있다.
저장부(600)는 예를 들어, 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory), 자기 디스크, 에스램(SRAM), 디램(DRAM), 롬(ROM) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 경우에 따라서 저장부(600)는 플래시 메모리, 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. 또한, 저장부(600)는 액티브 필터(150)와 탈착이 가능할 수 있다. 예를 들어, 저장부(600)는 CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC(Multimedia Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 저장부(600)는 액티브 필터(150)의 외부에 구비되어, 유선 또는 무선을 통하여 액티브 필터(150)로 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
통신부(700)는 송신모듈(710)과 수신모듈(720)을 포함할 수 있고, 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터 및 저장된 소비 전력의 기준 값과 비교하여 조절된 소비 전력 데이터 중 적어도 하나를 송수신할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 통신부(700)는 제어부(400)의 통제하에, 부하(L)가 소비전력을 조절할 수 있도록 하는 제어 신호를 부하(L)에 송신할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 액티브 필터(150)에 통신부(700)가 설치되어 다른 액티브 필터(150)와 무선 통신을 수행할 수 있으며, 액티브 필터(150)의 제어 및 동작과 관련된 데이터를 주고 받을 수 있다. 즉, 통신부(700)는 제어부(400)가 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 부하(L)에 설치된 액티브 필터(150)로 송신할 수 있고, 다른 부하(L)에 연결된 액티브 필터(150)로부터 다른 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 다른 부하의 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 이렇게 통신부(700)를 통한 무선 통신을 통해 데이터를 송수신 함으로써, 추가적인 배선의 설치가 필요 없이 건물 등의 네트워크 망을 이용하여 데이터를 송수신하고 부하(L)의 소비 전력을 관리할 수 있다.
후술할 바와 같이, 액티브 필터(150)가 서브 액티브 필터(151)와 메인 액티브 필터(152)로 구분되는 경우, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)들은 각각에 마련된 통신부(700)를 이용하여 상호간에 부하(L)의 소비 전력 데이터 및 조절된 소비 전력 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)들은 통신부(700)를 통해서 각각의 부하(L)로부터 획득한 소비 전력 데이터 및 조절된 소비 전력 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있고, 메인 액티브 필터(152)는 이러한 데이터들을 수신하여 부하(L)들의 전력 관리의 기초가 되는 데이터로 사용할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에서는, 통신부(700)가 무선 통신부인 경우를 예로 들어 설명하나, 유선 통신망을 통해서도 적어도 하나의 액티브 필터(150) 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있다.
통신부(700)가 무선 통신부에 해당하는 경우 무선 통신 방식으로 사용될 수 있는 것은 RF(Radio Frequency), 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 엔에프씨(near field communication: NFC), 초광대역(Ultra Wide Band: UWB)통신 등 다양한 방식으로 실시예가 존재할 수 있으며, 액티브 필터(150) 상호간에 무선 통신 신호를 주고 받을 수 있는 것이면, 그 방식에 제한은 없다.
도 4는 일 실시예에 따른 액티브 필터 상호간에 데이터를 송수신하는 제어 흐름을 도시한 블럭도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 액티브 필터 상호간에 데이터를 송수신하는 통신 기능을 도시한 개념도이다.
도 2에서 상술한 바와 같이, 적어도 하나의 부하(L) 각각에는 액티브 필터(150)가 연결될 수 있으며, 각각의 액티브 필터(150)는 각각의 부하가 소비하는 소비 전력에 대한 데이터를 획득하고, 획득한 데이터와 저장된 데이터에 기초하여 부하(L)의 소비 전력을 조절할 수 있다. 이렇게 획득한 소비 전력에 관한 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터는 액티브 필터(150) 각각에 마련된 통신부(700)를 통해 유무선 통신 방식으로 다른 액티브 필터(150)에 송신될 수 있다.
도 4를 참고하면, 설명의 편의상 액티브 필터 1(150a) 및 액티브 필터 2(150b)로 구분할 수 있고, 액티브 필터 1(150a)과 액티브 필터 2(150b)는 통신부(700)를 통해서 각각에 연결된 부하(L)로부터 획득한 소비 전력에 관한 데이터를 주고 받을 수 있다.
즉, 액티브 필터 1(150a)은 연결된 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있고, 제어부(400)는 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터와 획득한 소비 전력 데이터를 비교하여 획득한 소비 전력 데이터가 저장된 데이터를 초과하는 경우, 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 액티브 필터 1(150a)은 통신부(700)에 포함되는 송신모듈(710)을 통해 상술한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 부하(L)의 감소된 소비 전력에 관한 데이터를 액티브 필터 2(150b)로 송신할 수 있다.
액티브 필터 2(150b)의 통신부(700)에 포함되는 수신모듈(720)은 액티브 필터 1(150a)의 송신모듈(710)로부터 송신된 소비 전력에 관한 데이터를 수신하여 저장부(600)에 저장할 수도 있고, 또는, 이미 액티브 필터 2(150b)의 저장부(600)에 저장되어 있는 소비 전력에 관한 데이터와 비교하여 부하(L)의 전력 관리에 사용할 수도 있다. 나아가, 액티브 필터 2(150b)는 수신모듈(720)을 통해 액티브 필터 1(150a)으로부터 수신한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송신모듈(710)을 통해 다른 액티브 필터(150)로 송신할 수도 있다.
또한, 이와 반대로 액티브 필터 2(150b)는 연결된 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있고, 엑티브 필터 2(150b)에 포함되는 제어부(400)는 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터와 획득한 소비 전력 데이터를 비교하여 획득한 소비 전력 데이터가 저장된 데이터를 초과하는 경우, 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 액티브 필터 2(150b)는 통신부(700)에 포함되는 송신모듈(710)을 통해 상술한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 부하(L)의 감소된 소비 전력에 관한 데이터를 액티브 필터 1(150a)으로 송신할 수 있다.
액티브 필터 1(150a)의 통신부(700)에 포함되는 수신모듈(720)은 액티브 필터 2(150b)의 송신모듈(710)로부터 송신된 소비 전력에 관한 데이터를 수신하여 저장부(600)에 저장할 수도 있고, 또는, 이미 액티브 필터 1(150a)의 저장부(600)에 저장되어 있는 소비 전력에 관한 데이터와 비교하여 부하(L)의 전력 관리에 사용할 수도 있다. 나아가, 액티브 필터 1(150a)은 수신모듈(720)을 통해 액티브 필터 2(150b)로부터 수신한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터 및 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송신모듈(710)을 통해 다른 액티브 필터(150)로 송신할 수도 있다.
도 5를 참고하면, 도 2에 도시된 것과 같이 건물 등에서 대용량 부하를 사용하는 전력 관리 시스템에서는 부하(L)의 개수가 많으며, 각각의 부하(L)는 액티브 필터(150)와 연결되어 있을 수 있다. 이 때, 액티브 필터(150)는 서브 액티브 필터(151)와 메인 액티브 필터(152)로 나뉠 수 있으며, 서브 액티브 필터(151) 및 메인 액티브 필터(152)는 부하(L)와 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 전력을 측정하여 소비 전력 데이터를 획득할 수 있다. 도 5에서는 서브 액티브 필터(151)에 연결된 복수의 부하를 L1 내지 L4로 표시하여 설명한다.
적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 각각이 부하(L)와 연결되고, 연결된 부하(L)가 소비하는 전력 데이터에 기초하여, 연결된 부하(L)의 소비 전력을 조절할 수 있다. 즉, 서브 액티브 필터(151)는 그 자체에 연결된 부하(L)의 소비 전력에 대한 전력 관리를 수행할 수 있으며, 다른 서브 액티브 필터(151)에 연결된 부하(L)가 소비하는 전력에 대한 전력 관리를 수행하지 않을 수 있다.
다만, 다른 서브 액티브 필터(151)로부터 해당하는 서브 액티브 필터(151)에 연결된 부하(L)가 소비하는 전력에 대한 데이터를 수신하여 저장부(600)에 저장할 수 있고, 통신부(700)를 통해서 메인 액티브 필터(152)에 송신할 수 있다.
또한, 다른 서브 액티브 필터(151)로부터 그에 연결된 부하(L)의 소비 전력이 조절된 데이터를 수신하여 저장부(600)에 저장할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 부하 1(L1)에 연결된 서브 액티브 필터(151)는 부하 2(L2), 부하 3(L3), 부하 4(L4) 각각에 연결된 서브 액티브 필터(151)로 부하 1(L1)이 소비하는 전력에 대한 데이터 및 조절된 전력 데이터를 송신할 수 있다. 이러한 전력 데이터 송수신은 부하 2(L2), 부하 3(L3), 부하 4(L4) 각각에 연결된 서브 액티브 필터(151)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
서브 액티브 필터(151)들 상호간에는 RF(Radio Frequency), 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 엔에프씨(near field communication: NFC), 초광대역(Ultra Wide Band: UWB)통신 등 다양한 무선통신 방식에 의해 데이터를 송수신할 수 있으며, 무선 통신 방식이 아니 유선 통신 방식에 의해서도 데이터를 송수신할 수 있음은 물론이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 메인 액티브 필터(152)는 독립적으로 부하(L)에 연결되어 있지 않을 수 있다. 즉, 메인 액티브 필터(152)는 전력 관리 시스템 상에 있는 적어도 하나의 부하(L)가 소비하는 전력을 총괄하여 관리할 수 있고, 저장된 소비 전력 데이터에 기초하여, 각각의 부하(L)가 소비하는 전력을 관리할 수 있다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따라 서브 액티브 필터와 메인 액티브 필터 사이에 데이터를 송수신하는 통신 기능을 도시한 개념도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 메인 액티브 필터(152)는 독립적으로 부하(L)에 연결되어 있지 않을 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 독립적으로 부하(L)에 연결되어 있을 수도 있다.
메인 액티브 필터(152)가 독립적으로 부하(L)에 연결되어 있지 않은 경우에는 전력 관리 시스템 상에 있는 적어도 하나의 다른 부하(L)들이 소비하는 전력을 총괄하여 관리하는 역할을 할 수 있고, 메인 액티브 필터(152)가 독립적으로 부하(L)에 연결되어 있는 경우에는 연결된 부하(L) 및 다른 부하(L)들이 소비하는 전력을 관리할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)는 서브 액티브 필터(151)와 구성은 동일하지만, 사전에 미리 설정해 놓은 설정 값에 따라서, 서브 액티브 필터(151)도 메인 액티브 필터(152)로 동작할 수 있고, 메인 액티브 필터(152)도 서브 액티브 필터(151)로 동작할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 부하(L)에 연결된 서브 액티브 필터(151) 각각은 통신부(700)를 통해 부하(L)로부터 획득한 소비 전력에 관한 데이터 및 부하가 소비하는 전력이 조절된 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다.
서브 액티브 필터(151) 각각은 다른 서브 액티브 필터(151)로부터 수신한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 메인 엑티브 필터(152)로 송신할 수도 있다. 메인 액티브 필터(152)는 통신부(700)를 통해 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)로부터 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 수신할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)의 저장부(600)에는 적어도 하나의 부하(L)에서 소비하는 전력에 대한 기준 소비 전력 값이 저장되어 있을 수 있으며, 메인 액티브 필터(152)는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)들로부터 수신한 부하(L)의 소비 전력 데이터와 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 값과 비교할 수 있다.
비교 결과, 서브 액티브 필터(151)로부터 수신한 부하(L)의 소비 전력 값이 저장되어 있는 기준 소비 전력 값을 초과하는 경우에는 해당하는 부하(L)가 연결되어 있는 서브 액티브 필터(151)에 부하(L)의 소비 전력을 감소시키는 제어 신호를 송신할 수 있다. 메인 액티브 필터(152)로부터 소비 전력을 감소시키도록 하는 제어 신호를 수신한 서브 액티브 필터(151)는 제어부(400)의 제어에 의해 연결되어 있는 부하(L)의 운전량을 감소시키거나 전원을 차단하는 방식을 통하여 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 메인 액티브 필터(152)는 소비 전력을 감소시키는 제어 신호를 서브 액티브 필터(151)로 송신하지 않고, 기준 값을 초과하는 전력을 소비하고 있는 부하(L)에 연결되어 있는 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)를 직접 제어하여 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 적어도 하나의 부하 각각에 연결된 서브 액티브 필터(151)들은 획득한 부하(L)의 소비 전력 데이터에 기초하여 제어부(400)의 통제하에 직접 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 감소된 소비 전력에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다. 이에 따라, 메인 액티브 필터(152)는 부하(L)의 조절된 소비 전력 데이터를 수신하여 저장부(600)에 저장할 수 있고, 저장된 데이터는 전체 부하(L)에 관한 전력 관리에 사용될 수 있다.
서브 액티브 필터(151)와 메인 액티브 필터(152) 상호간에도 마찬가지로 RF(Radio Frequency), 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 엔에프씨(near field communication: NFC), 초광대역(Ultra Wide Band: UWB)통신 등 다양한 무선통신 방식에 의해 데이터를 송수신할 수 있으며, 무선 통신 방식이 아니 유선 통신 방식에 의해서도 데이터를 송수신할 수 있다.
도 5 내지 도 7에서는 액티브 필터(150)가 부하(L)에 직렬 연결되어 있는 멀티형 공기조화기(11a, 11b)를 실시예로 하여 설명 하였으나, 도 1b 및 도 2b에서와 같이 액티브 필터(150)와 부하(L)가 병렬로 연결되어 있는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 메인 액티브 필터가 소비 전력 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 8을 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력 데이터를 획득할 수 있다(S100).
즉, 서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 다른 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고(S105), 데이터를 수신한 다른 서브 액티브 필터(151)는 마찬가지로 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S110).
또한, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 직접 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S110).
메인 액티브 필터(152)는 S110 단계에서 수신한 부하(L)의 소비 전력 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터와 비교할 수 있다(S115). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 저장부(600)에는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 각각 연결된 적어도 하나의 부하(L)들에 대한 기준 소비 전력 데이터들이 저장되어 있으므로, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)가 획득하여 메인 액티브 필터(152)로 송신한 부하(L)의 현재 소비 전력 데이터와 비교할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력 데이터가 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터를 초과하는지 판단할 수 있다(S120).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는, 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로 다시 서브 액티브 필터(151)로부터 부하(L)의 소비 전력 데이터를 전송 받는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L)의 현재 소비 전력이 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력을 초과하는 경우에는 메인 액티브 필터(152)가 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S125). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)에서 산출되고 계산된 부하(L)의 소비 전력 감소량과 그에 따라 부하(L)의 운전량을 감소시키는 데이터를 출력하여 통신부(700)를 통해 해당하는 부하(L)에 연결된 서브 액티브 필터(151)의 통신부(700)로 송신할 수 있고, 데이터를 수신한 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 메인 액티브 필터(152)에서 계산되고 조절된 소비 전력 조절 값에 기초하여 연결되어 있는 부하(L)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 서브 액티브 필터가 소비 전력 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 9를 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력 데이터를 획득할 수 있다(S100).
즉, 서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 다른 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고(S105), 데이터를 수신한 다른 서브 액티브 필터(151)는 마찬가지로 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S110).
또한, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 직접 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S110).
메인 액티브 필터(152)는 S110 단계에서 수신한 부하(L)의 소비 전력 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터와 비교할 수 있다(S115). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 저장부(600)에는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 각각 연결된 적어도 하나의 부하(L)들에 대한 기준 소비 전력 데이터 들이 저장되어 있으므로, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)가 획득하여 메인 액티브 필터(152)로 송신한 부하(L)의 현재 소비 전력 데이터와 비교할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력 데이터가 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터를 초과하는지 판단할 수 있다(S120).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는, 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로 다시 서브 액티브 필터(151)로부터 부하(L)의 소비 전력 데이터를 전송 받는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L)의 현재 소비 전력이 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력을 초과하는 경우에는 메인 액티브 필터(152)가 부하(L)의 소비 전력을 감소시키는 제어 신호를 서브 액티브 필터(151)에 송신할 수 있다(S130).
즉, 메인 액티브 필터(152)는 통신부(700)의 송신 모듈(710)을 통해 현재 부하(L)의 소비 전력이 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력을 초과한다는 제어 신호를 해당 부하(L)에 연결된 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고(S130), 제어 신호를 수신한 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터에 기초하여 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S135).
도 10은 일 실시예에 따른 소비 전력 데이터에 따라 서브 액티브 필터에서 소비 전력을 조절하고 메인 액티브 필터가 전체 부하의 소비 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 10을 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력 데이터를 획득할 수 있다(S100).
즉, 서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 획득한 부하(L)의 소비 전력 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터와 비교할 수 있다(S200). 즉, 서브 액티브 필터(151)의 저장부(600)에는 서브 액티브 필터(151)에 연결된 부하(L)에 대한 기준 소비 전력 데이터가 저장되어 있으므로, 제어부(400)가 획득한 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터와 비교할 수 있다.
또한, 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력 데이터가 저장부(600) 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터를 초과하는지 판단할 수 있다(S210).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는 서브 액티브 필터(151)가 연결된 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로, 서브 액티브 필터(151)가 다시 부하(L)의 소비 전력 데이터를 취득하는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L)의 현재 소비 전력이 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력을 초과하는 경우에는 서브 액티브 필터(151)가 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S215). 즉, 서브 엑티브 필터(151)의 제어부(400)에서 산출되고 계산된 부하(L)의 소비 전력 감소량의 요구되는 값과 그에 따라 부하(L)의 운전량을 감소시키는 데이터를 계산하여 연결되어 있는 부하(L)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 상술한 바와 같이 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)에서 조절된 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S220). 이는, 메인 액티브 필터(152)에서 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 연결된 적어도 하나의 부하(L)들이 소비하는 전력에 관한 데이터 및 부하(L)들이 소비하는 전력이 조절된 데이터를 수신하여 전력 관리 시스템 전체의 전력을 관리하는데 사용될 것인지 여부를 판단하는 것이다.
즉, 전력 관리 시스템이 포함하고 있는 적어도 하나의 부하(L)들이 소비하는 전력 소비량이 일정 기준을 넘는 경우에는 메인 액티브 필터(152)에서 각각의 부하(L)들의 조절된 전력 소비량을 파악하여 전체 전력 시스템 상에서 소비 전력을 관리해야 되므로, 이 때는 서브 액티브 필터(151)가 메인 액티브 필터(152)로 부하(L)의 조절된 소비 전력에 관한 데이터를 송신할 수 있다(S225).
메인 액티브 필터(152)는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)로부터 전송 받은 부하(L)의 조절된 소비 전력에 관한 데이터에 기초하여 전력 관리 시스템에 포함된 전체 부하(L)의 소비 전력을 관리할 수 있다(S230).
도 11은 일 실시예에 따른 메인 액티브 필터가 전력 요금 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 11을 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터를 획득할 수 있다(S300). 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금은 부하(L)가 소비하는 전력의 누적요금 또는 소비 전력의 평균요금일 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력 요금에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 다른 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고(S305), 데이터를 수신한 다른 서브 액티브 필터(151)는 마찬가지로 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S310).
또한, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 직접 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S310).
메인 액티브 필터(152)는 S110 단계에서 수신한 부하(L)의 전력 요금 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 전력 요금 데이터와 비교할 수 있다(S315). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 저장부(600)에는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 각각 연결된 적어도 하나의 부하(L)들에 대한 기준 전력 요금 데이터 들이 저장되어 있으므로, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)가 획득하여 메인 액티브 필터(152)로 송신한 부하(L)의 현재 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터와 비교할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력에 기초한 전력 요금이 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금을 초과하는지 판단할 수 있다(S320).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는, 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로 다시 서브 액티브 필터(151)로부터 부하(L)의 전력 요금 데이터를 전송 받는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L) 현재 소비하고 있는 전력의 요금이 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금을 초과하는 경우에는 메인 액티브 필터(152)가 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S325). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)에서 산출되고 계산된 부하(L)의 소비 전력 감소량과 그에 따라 부하(L)의 운전량을 감소시키는 데이터를 출력하여 통신부(700)를 통해 해당하는 부하(L)에 연결된 서브 액티브 필터(151)의 통신부(700)로 송신할 수 있고, 데이터를 수신한 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 메인 액티브 필터(152)에서 계산되고 조절된 소비 전력 조절 값에 기초하여 연결되어 있는 부하(L)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 서브 액티브 필터가 전력 요금 데이터에 따라 전력 관리를 수행하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 12를 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터를 획득할 수 있다(S300). 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금은 부하(L)가 소비하는 전력의 누적 요금 또는 소비 전력의 평균 요금일 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력 요금에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 다른 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고(S305), 데이터를 수신한 다른 서브 액티브 필터(151)는 마찬가지로 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S310).
또한, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 획득한 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금에 관한 데이터를 통신부(700)의 송신모듈(710)을 통해 직접 메인 액티브 필터(152)로 송신할 수 있다(S310).
메인 액티브 필터(152)는 S110 단계에서 수신한 부하(L)의 전력 요금 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 전력 요금 데이터와 비교할 수 있다(S315). 즉, 메인 액티브 필터(152)의 저장부(600)에는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 각각 연결된 적어도 하나의 부하(L)들에 대한 기준 전력 요금 데이터 들이 저장되어 있으므로, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)가 획득하여 메인 액티브 필터(152)로 송신한 부하(L)의 현재 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터와 비교할 수 있다.
메인 액티브 필터(152)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력에 기초한 전력 요금이 저장부(600)에 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금을 초과하는지 판단할 수 있다(S320).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는, 해당하는 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로 다시 서브 액티브 필터(151)로부터 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터를 전송 받는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L)의 현재 소비 전력이 저장된 부하(L)의 기준 소비 전력을 초과하는 경우에는 메인 액티브 필터(152)가 부하(L)의 소비 전력을 감소시키는 제어 신호를 서브 액티브 필터(151)에 송신할 수 있다(S330).
즉, 메인 액티브 필터(152)는 통신부(700)의 송신 모듈(710)을 통해 현재 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금이 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금을 초과한다는 제어 신호를 해당 부하(L)에 연결된 서브 액티브 필터(151)로 송신할 수 있고, 제어 신호를 수신한 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 소비 전력 데이터에 기초하여 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S335).
도 13은 일 실시예에 따른 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터에 따라 서브 액티브 필터에서 소비 전력을 조절하고 메인 액티브 필터가 전체 부하의 소비 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 제어 순서도이다.
도 13을 참고하면, 전력 관리 시스템에 있어서, 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)는 적어도 하나의 부하(L)에 각각 연결되어 각각의 부하(L)가 소비하는 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터를 획득할 수 있다(S300). 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금은 부하(L)가 소비하는 전력의 누적 요금 또는 소비 전력의 평균 요금일 수 있다.
즉, 서브 액티브 필터(151)의 측정부(500)가 부하(L)의 전기 신호를 측정할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(500)로부터 수신한 부하(L)의 전기 신호를 기초로 부하(L)가 소비하는 전력 요금에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 획득한 부하(L)의 전력 요금 데이터를 저장부(600)에 저장되어 있는 부하(L)의 기준 전력 요금 데이터와 비교할 수 있다(S400). 즉, 서브 액티브 필터(151)의 저장부(600)에는 서브 액티브 필터(151)에 연결된 부하(L)에 대한 기준 전력 요금 데이터가 저장되어 있으므로, 제어부(400)가 획득한 부하(L)의 전력 요금에 관한 데이터와 비교할 수 있다.
또한, 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 부하(L)의 현재 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터가 저장부(600) 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금 데이터를 초과하는지 판단할 수 있다(S410).
판단 결과, 초과하지 않는 경우에는 서브 액티브 필터(151)가 연결된 부하(L)의 소비 전력을 조절할 필요가 없으므로, 서브 액티브 필터(151)가 다시 부하(L)의 소비 전력에 기초한 전력 요금 데이터를 취득하는 과정을 반복할 수 있다.
다만, 판단 결과, 부하(L)의 현재 전력 요금이 저장된 부하(L)의 기준 전력 요금을 초과하는 경우에는 서브 액티브 필터(151)가 부하(L)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다(S415). 즉, 서브 엑티브 필터(151)의 제어부(400)에서 산출되고 계산된 부하(L)의 소비 전력 감소량의 요구되는 값과 그에 따라 부하(L)의 운전량을 감소시키는 데이터를 계산하여 연결되어 있는 부하(L)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)는 상술한 바와 같이 서브 액티브 필터(151)의 제어부(400)에서 조절된 부하(L)의 소비 전력에 관한 데이터를 메인 액티브 필터(152)로 송신할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S420). 이는, 메인 액티브 필터(152)에서 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)에 연결된 적어도 하나의 부하(L)들이 소비하는 전력과 그에 기초한 전력 요금에 관한 데이터 및 부하(L)들이 소비하는 전력이 조절된 데이터를 수신하여 전력 관리 시스템 전체의 전력 및 전력 요금을 관리하는데 사용될 것인지 여부를 판단하는 것이다.
즉, 전력 관리 시스템이 포함하고 있는 적어도 하나의 부하(L)들이 소비하는 전력 소비량과 그에 기초한 전력 요금이 일정 기준을 넘는 경우에는, 메인 액티브 필터(152)에서 각각의 부하(L)들의 조절된 전력 소비량과 전력 요금을 파악하여, 전체 전력 시스템 상에서 소비 전력 및 전력 요금을 관리해야 되므로, 이 때는 서브 액티브 필터(151)가 메인 액티브 필터(152)로 부하(L)의 조절된 소비 전력에 관한 데이터를 송신할 수 있다(S425).
메인 액티브 필터(152)는 적어도 하나의 서브 액티브 필터(151)로부터 전송 받은 부하(L)의 조절된 소비 전력 및 전력 요금에 관한 데이터에 기초하여 전력 관리 시스템에 포함된 전체 부하(L)의 소비 전력을 관리할 수 있다(S430).
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 바람직한 실시예들을 중심으로 액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템에 대해 설명 하였다. 액티브 필터 및 이를 포함하는 전력 관리 시스템의 예는 이에 한정되는 것이 아니며 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
150 : 액티브 필터
151 : 서브 액티브 필터
152 : 메인 액티브 필터
400 : 제어부
500 : 측정부
600 : 저장부
700 : 통신부
710 : 송신모듈
720 : 수신모듈

Claims (25)

  1. 부하 전원 전류의 고조파를 저감시키는 액티브 필터에 있어서, 상기 부하는 비선형 부하로서 공기 조화기의 실외기를 포함하고,
    상기 액티브 필터는
    교류 전원으로부터 상기 부하로 연결되는 선로 상에 직렬 또는 병렬로 설치되고,
    상기 부하의 전기 신호를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 부하의 전기 신호에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 획득하고, 상기 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교한 결과에 기초하여 상기 부하가 소비하는 전력을 조절하는 제어부; 및
    상기 획득된 데이터 및 상기 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 송신하는 통신부;를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 부하의 전력 소비를 조절하기 위한 제어 신호를 상기 부하로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 액티브 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정부에서 측정된 전기 신호에 기초한 상기 부하의 소비 전력 데이터와 상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 미리 설정된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시키는 액티브 필터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하는 액티브 필터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 부하의 소비 전력과 상기 저장부에 저장된 소비 전력 데이터를 비교하여, 상기 부하의 소비 전력이 상기 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 부하의 소비 전력을 감소시키는 액티브 필터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 신호는,
    상기 부하의 동작에 기초한 전력 신호, 전압 신호, 전류 신호 중 적어도 하나의 신호를 포함하는 액티브 필터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 획득된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 조절된 부하의 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 다른 부하에 연결된 액티브 필터로 송신하고, 상기 다른 부하에 연결된 액티브 필터로부터 상기 다른 부하의 소비 전력에 관한 데이터 및 상기 다른 부하의 조절된 소비 전력에 관한 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 액티브 필터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 통신부는,
    무선 통신 방식으로 상기 데이터를 송수신 하는 것을 포함하고,
    상기 무선 통신 방식은,
    RF(Radio Frequency), 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 엔에프씨(near field communication: NFC), 초광대역(Ultra Wide Band: UWB)통신을 포함하는 액티브 필터.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 수신한 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 미리 설정된 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력 데이터와 비교하여, 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력이 상기 미리 설정된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력을 감소시키는 제어 신호를 송출하는 액티브 필터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 부하의 미리 설정된 소비 전력 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하는 액티브 필터.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 수신한 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력에 관한 데이터를 상기 저장부에 미리 저장된 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력 데이터와 비교하여, 상기 적어도 하나의 다른 부하의 소비 전력이 상기 미리 저장된 소비 전력 데이터를 초과하면 상기 적어도 하나의 다른 부하가 소비하는 전력을 감소시키는 제어 신호를 송출하는 액티브 필터.
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