KR102519908B1 - 변류기를 이용한 전력 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

변류기를 이용한 전력 공급 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기; 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함한다. 이에 의하면, 시간에 따른 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정하므로, 일정한 전력을 제공할 수 있고, 후단의 전력 발생부 회로 및 전력 저장부의 복잡도 또는 용량을 감소시키므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 전력 저장부의 용량을 최소화하므로, 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

변류기를 이용한 전력 공급 장치{Power supply apparatus using current transformer}
본 발명은 전력 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선의 전류 상태가 변경되는 경우에도 일정한 출력을 제공할 수 있는 변류기를 이용한 전력 공급 장치에 관한 것이다.
최근 사물인터넷(IoT)에 보급이 확산되면서, 다양한 종류의 IoT 디바이스들이 등장하고 있다. 이러한 IoT 디바이스들은 스마트 그리드와 같이 특정 목적의 센서 네트워크를 구성한다. 특히, 모든 환경에 대한 네트워크를 구성하기 위해 상기 IoT 디바이스는 사람의 접근이 용이하지 않은 고층 건물의 외곽 또는 지하 맨홀 등에 설치되는 경우도 많다.
이런 환경에서 IoT 디바이스에 전원을 공급하기 위한 전력분배반이나 콘센트를 별도로 설치하는 것은 상당한 비용이 소요될 뿐만 아니라 IoT 디바이스의 지속적인 증설을 고려하면, 전력선이 매우 복잡하게 구성되어야 하기 때문에 일반적으로 배터리를 사용하고 있다.
그러나, 배터리는 수명 시간이 경과하면 주기적으로 교체해야 하는데, 사람의 접근이 용이하지 않은 지역에 설치되거나 대량의 IoT 디바이스의 배터리를 교체하기 위한 인력 투입 및 작업 시간 증가 등 유지보수를 위한 비용이 증가하고 있다. 따라서, 이러한 IoT 디바이스들에 대하여 유지보수를 최소화할 수 있는 전원 공급 방안이 요구되고 있다.
한편, 전력선 상에 탈부착 가능한 변류기(CT; Current Transformer)를 이용하여 전력을 유도하여 전력을 공급하는 기술이 개발되고 있다. 이와 같이 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 전력선에 변류기를 부착하는 것만으로 용이하게 전력을 유도할 수 있기 때문에, IoT 디바이스의 대안으로서 고려되고 있다.
그러나, 전력선으로부터 전력을 유도하는 경우, 전력선의 전류 상태가 시간에 따라 크게 변동될 수 있기 때문에, 일정한 전력을 유도하여 발생시키지 못할 뿐만 아니라, 전력선의 전류가 큰 경우 전력 손실이 증가하고, 안정된 전력을 공급하기 위한 전력 저장부의 용량의 증대를 초래하여 전력 공급 장치로서 사용하는데 장애요인이 되고 있고 있다.
따라서, 변류기를 이용하여 전력선으로부터 용이하게 전력을 유도하는 동시에 전력선의 전류 상태의 변화에도 일정한 전력을 유도하여 전력을 발생시킬 수 있는 기술의 개발이 절실한 실정이다.
KR 10-1040732 B (2011.06.03 등록)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전력선의 전류 상태에 따라 전력유도 비율을 조정하여 일정한 전력을 제공할 수 있는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기; 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 센싱 모듈은 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 기준값보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 산출된 평균값이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 상기 복수의 단위 코일이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 상기 복수의 단위 코일의 수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며, 상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 발생부는, 상기 스위치부의 출력을 DC 전력으로 변환하는 전력 변환부; 및 상기 변환된 DC 전력을 일정하게 출력되도록 조정하는 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 저장부는 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 접근이 용이하지 않은 구역에 설치된 사물인터넷(IoT) 디바이스에 전력을 공급하는 전력 공급 장치로서, 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기; 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈; 상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다. 여기서, 상기 전력 저장부는 상기 사물인터넷 디바이스와 유선으로 연결된다.
한편, 본 발명은 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하는 복수의 변류기; 상기 복수의 변류기의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 변류기 중 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 변류기 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 복수의 전력 유도부를 구비하여 전력선의 전류 상태에 따라 전력 유도부의 연결을 직렬 또는 병렬로 스위칭함으로써, 시간에 따른 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정하므로, 일정한 전력을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정함으로써, 전력 유도부 후단의 전력 발생부 회로 및 전력 저장부의 복잡도 또는 용량을 감소시키므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전력선이 고전류 시간에는 전력 유도부를 병렬로 연결하고, 저전류 시간에는 전력 유도부를 직렬로 연결함으로써, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 전력 저장부의 용량을 최소화하므로, 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치에서 스위치부의 일례를 나타낸 구성도,
도 3은 도 2의 스위치부에서, 직렬 연결된 상태의 구성도,
도 4는 도 2의 스위치부에서, 병렬 연결된 상태의 구성도,
도 5는 도 2의 스위치부에서, 직병렬 혼합 연결된 상태의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 다른 예의 구성도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 동작을 나타내는 순서도, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치에서 전력 유도부의 직병렬 스위칭의 단계적 처리를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 변류기(110a), 스위치부(116) 및 센싱 모듈(120)을 포함한다.
상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 사물인터넷(IoT) 디바이스(14)에 전력을 공급하기 위한 것으로, 특히, 접근이 용이하지 않은 구역에 설치된 IoT 디바이스(14)에 전력을 공급하기 위한 것이다. 이때, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 상기 IoT 디바이스(14)와 유선으로 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 상기 전력선(12)은 전신주에 가설되거나 지하에 매립된 전력선과 같이 외부로 노출되어 접근이 가능한 전력선이다.
상기 변류기(110a)는 상기 전력선(12)에 탈부착 가능하게 설치되며, 클램프 타입으로 구성된다. 즉, 상기 변류기(110a)는 상기 전력선(12)에 탈부착이 용이하도록 그 내부의 마그네틱 코어(112)를 2분할하여 상부 및 하부 마그네틱 코일을 구성하고 각각의 마그네틱 코어에 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선된다.
여기서, 상기 단위 코일(114a,114b)은 상기 마그네틱 코어(112) 상에서 서로 다른 위치에 권선되거나, 동일 위치에 중복하여 권선될 수 있다. 이때, 상기 단위 코일(114a,114b)은 그 표면이 절연물로 코팅된다.
이와 같이, 상기 변류기(110a)는 상기 마그네틱 코어(112) 상에 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선되며, 이중 하나의 코일(114b)은 상기 전력선(12)의 전류량을 검출하기 위한 센서용으로 사용되고, 나머지 코일(114a)은 상기 전력선(12)으로부터 전력을 유도하여 전력을 발생하기 위한 전력용으로 사용된다.
즉, 상기 변류기(110a)는 상기 마그네틱 코어(112) 상에 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선됨으로써, 실질적으로 복수의 변류기의 기능을 갖는다.
도 1에서, 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)은 기능을 기준으로 2개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 발전용 코일인 단위 코일(114a)은 복수개로 구성될 수 있다.
상기 스위치부(116)는 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)의 각각에 연결되어 상기 센싱 모듈(120)에 따라 스위칭한다.
이러한 스위치부(116)는 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)에 각각 연결되는 입력단자에 전환 스위치를 구비하여 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합으로 연결되도록 각 전환 스위치가 스위칭될 수 있다. 그러나, 상기 스위치부(116)는 이에 한정되지 않고, 로직 디바이스로 구성될 수 있다.
일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(116)는 입력단자(C11~Cn1), 출력단자(Co1,Co2) 및 전환 스위치(S11~Sn1)를 포함한다.
입력단자(C11~Cn1)는 상기 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 각각 연결된다. 즉, 입력단자(C11,C12)는 단위 코일(114-1)에 연결되고, 입력단자(C21,C22)는 단위 코일(114-2)에 연결되며, 이와 같은 방식으로, 입력단자(Cn1,Cn2)는 단위 코일(114-n)에 연결된다. 이때, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결된 입력단자, 즉, 입력단자(C11)와, 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자, 즉, 입력단자(Cn2)는 전환 스위치가 구비되지 않고 한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)에 연결될 수 있다.
한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)는 어느 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, C11)와 다른 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, Cn2)에 각각 연결되어 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 최종 단자를 구성한다.
상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결된 상기 입력단자(C11,Cn2)에 대응하는 어느 하나의 단위 코일 또는 다른 하나의 단위 코일의 타측에 연결된 입력단자(C12,Cn1)와 나머지 단위 코일의 각각에 연결된 입력단자(C11~Cn2)에 구비될 수 있다.
즉, 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 입력단자(C11~Cn2) 중에서 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결되지 않은 나머지 상기 입력단자(C12~Cn1)에 각각 구비될 수 있다.
이때, 각 전환 스위치(S11-Sn1)는 인접한 단위 코일들에 대응하는 입력단자 및 출력단자 중 어느 하나를 접속된다. 이때, 각 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 경우에 따라 오픈 상태로 유지될 수 있다.
예를 들면, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,..,,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S11,S22,...S(n-1)2)는 인접한 단위 코일에 연결된 입력단자(C21,...,Cn1)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
이때, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,..,,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S21,...Sn1)는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 직렬 연결하는 경우, 마지막 단위 코일의 타측에 연결되는 입력단자에 구비된 전환 스위치는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 직렬 연결하는 경우, 두번째 단위 코일(114-2)의 타측에 연결된 입력단자(C22)에 구비된 전환 스위치(S22)는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,.,.,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,...Sn1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,.,.,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S21,...S(n-1)2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 병렬 연결하는 경우, 병렬 연결을 구성하는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치만 출력단자(C01,C02)에 각각 연결되도록 스위칭되고, 나머지 병렬 연결을 구성하지 않는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 병렬 연결하는 경우, 해당 단위 코일(114-1,114-2)에 연결된 입력단자(C12,C21,C22)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,S22)만 출력단자(Co1,Co2)로 연결되도록 스위칭되고, 나머지 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
또한, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직병렬 혼합 연결되도록 구성되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, m개의 단위 코일(114-1~114-m,114-(n-m)~114-n)이 각각 직렬 연결되고, 이와 같이 직렬 연결된 m개의 단위 코일 그룹이 복수개가 서로 병렬 연결되도록 스위칭될 수 있다. 여기서, 직렬 또는 병렬 연결되는 단위 코일의 수는 상기 전력선(12)의 전류 크기에 따라 결정된다.
이때, 직렬 연결을 구성하는 첫번째 코일(예를 들면, 114-(n-m))의 일측에 연결된 입력단자(C(n-m)1)에 구비된 전환 스위치(S(n-m)1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 직렬 연결을 구성하는 마지막 코일(예를 들면, 114-m))의 타측에 연결된 입력단자(Cㅡm2)에 구비된 전환 스위치(Sm2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다.
즉, 도 3과 같은 직렬 구성에서 임의의 코일 중 인접한 코일로 연결되는 전환 스위치는 출력단자(Co1)로 연결되도록 스위칭되고, 해당 인접 코일에 연결되어 오픈 상태를 유지하는 전환 스위치는 출력단자(Co2)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 어느 하나의 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압을 검출하여 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링한다. 이때, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압을 검출하고, 그에 대응하는 전류를 산출하여 상기 단위 코일(114b)의 권선비에 따라 상기 전력선(12)의 전류를 산출할 수 있다.
이러한 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 검출된 전압에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다.
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압에 대하여 일정 시간 동안의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. 여기서, 기준값은 상기 전력선(12)에 발생하는 전류 크기에 대응하는 전압값으로 설정될 수 있다.
예를 들면, 주간과 같이 전력 사용량이 증가함에 따라 상기 전력선(12)의 전류가 크게 증가하는 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 전력 변환 손실을 최소화하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모듈(120)은 산출된 평균값이 기준값보다 작은 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 야간과 같이 전략 사용량이 감소함에 따라 전력의 전류가 감소하는 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 보다 많은 전력을 보전하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다.
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 수를 결정할 수 있다. 즉, 상기 센싱 모듈(120)은 검출된 전압과 기준값의 차이에 따라 다단계로 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬 또는 병렬로 구성하도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 또는 직병렬 혼합 구성의 수에 대응하는 서로 상이한 크기의 복수의 기준값을 설정할 수 있다.
예를 들면, 일정 수의 상기 단위 코일을 직렬 또는 병렬 구성한 상태에서, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 전력선(12)의 전류의 변화에 따라 직렬 또는 병렬 구성된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 수를 증가 또는 감소시키도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다.
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 다단계의 구성에 따라, 직렬 또는 병렬 구성의 수만을 증가 또는 감소시키는 대신, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 직병렬 구성의 수를 증가 또는 감소시키도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 전력선(12)의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정하기 위해 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬 또는 병렬로 구성함으로써, 후단의 전력 발생 및 저장을 위한 회로의 복잡도 또는 용량을 감소시킬 수 있으므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다.
대안적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 변류기(110a)는 복수의 변류기로 구성될 수 있다. 즉, 각각의 변류기(110a-1,110a-2,...,110a-n,110b)는 하나의 마그네틱 코어 상에 하나의 코일이 권선된다.
여기서, 하나의 변류기(110b)는 상기 센싱 모듈(120)에 연결되어 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링하기 위한 것이고, 나머지 변류기(110a-1,110a-2,...,110a-n)는 상기 스위치부(116)에 연결되어 상기 센싱 모듈(120)에 의해 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있다.
이와 같은 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 상기 전력 발생부(130) 및 상기 전력 저장부(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 발생부(130)는 상기 전력 유도부(110)로부터 유도된 전압에 의해 전력을 생성할 수 있다. 이러한 전력 발생부(130)는 상기 전력 유도부(110)의 상기 스위치부(116)의 출력에 연결되며, 전력 변환부(132) 및 레귤레이터(136)를 포함할 수 있다.
상기 전력 변환부(132)는 상기 전력 유도부(110)의 출력을 DC 전력으로 변환할 수 있다. 일례로, 상기 전력 변환부(132)는 브리지 다이오드로 이루어진 정류회로 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 전력 변환부(132)는 그 출력단에 커패시터로 이루어진 평활회로(134)를 구비할 수 있다.
상기 레귤레이터(136)는 상기 전력 변환부(132)에서 변환된 전력을 일정하게 출력되도록 조정할 수 있다. 이러한 상기 레귤레이터(136)는 IoT 디바이스(14)의 전원에 대응하는 레벨로 일정하게 출력을 조정할 수 있다.
상기 전력 저장부(140)는 상기 전력 발생부(130)에서 생성된 전력을 저장할 수 있다. 이러한 상기 전력 저장부(140)는 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력선(12)의 전류 상태에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 직렬 또는 병렬로 구성함으로써, 전력유도 비율이 조정되고, 따라서 전력선이 전류 변화에도 일정한 전력을 제공할 수 있다.
또한, 전력선이 고전류 시간에는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 병렬로 연결하고, 저전류 시간에는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬로 연결함으로써, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 상기 전력 저장부(140)의 용량을 최소화할 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)의 동작을 설명한다.
먼저, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 센서용의 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압의 평균을 산출하여 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링한다(단계 S601). 여기서, 상기 센서용 단위 코일(114b)은 전력용 단위 코일일 중 어느 하나와 공용으로 사용될 수 있다.
상기 센싱 모듈(120)은 산출된 평균전압이 기준값(Vset)보다 큰지의 여부를 판단하여(단계 S602), 상기 기준값(Vset)보다 크다고 판단한 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다(단계 S603).
단계 S602의 판단결과, 평균 전압이 상기 기준값(Vset)보다 작다고 판단한 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다(604).
이와 같이, 상기 센싱 모듈(120)이 상기 스위치부(116)의 스위칭을 제어하여 직렬 또는 병렬 구성된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)로부터 전력 발생부(130)는 전력을 유도하여 발생시키고, 상기 전력 저장부(140)에 저장하여 상기 IoT 디바이스(14)에 전원을 공급한다(단계 S605).
한편, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 연결 또는 직렬 연결시, 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이에 따라 단계적으로 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 구성을 제어할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 센싱 모듈(120)은 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이를 산출한다(단계 S701).
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이에 따라, 직렬 또는 병렬 구성을 이루는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 개수를 산출한다(단계 S702). 즉, 상기 센싱 모듈(120)은 현재의 상기 전력선(12)의 전류 상태에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 수를 단계적으로 증가 또는 감소하도록 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 센싱 모듈(120)은 산출된 개수에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 또는 직렬 구성되도록 상기 스위치부(116)를 제어하여 스위칭을 수행한다(단계 S703).
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 변류기를 이용한 전력 공급 장치
110 : 전력 유도부 112 : 마그네틱 코어
114,114a,114b,114-1,114-2,114-n : 단위 코일
116 : 스위치부 120 : 센싱 모듈
130 : 전력 발생부 132 : 전력 변환부
134 : 평활회로 136 : 레귤레이터
140 : 전력 저장부 12 : 전력선
14 : IoT 디바이스

Claims (11)

  1. 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기;
    상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
    상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하고,
    상기 센싱 모듈은 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 기준값보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 산출된 평균값이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 상기 복수의 단위 코일이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 상기 복수의 단위 코일의 수를 결정하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  6. 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기;
    상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
    상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하고,
    상기 센싱 모듈은 상기 복수의 단위 코일 중에서 어느 하나로부터 유도된 전압에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 평균값과 기준값의 차이에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 상기 복수의 단위 코일의 수를 결정하여 직렬 또는 병렬 연결되는 단위 코일의 수를 단계적으로 증감시키는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  7. 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기;
    상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
    상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하고,
    상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고,
    어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며,
    상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비되는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343404A (ja) * 2000-06-02 2001-12-14 Tempearl Ind Co Ltd 分割型ｃｔと電流検出回路
JP2002369529A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Kuniharu Kawamura 交流誘導電圧を利用た電圧発生方法と電源装置
KR101195758B1 (ko) * 2012-06-08 2012-11-05 이태희 로드 트래킹형 비접촉식 전원 장치 및 이를 이용한 전원 공급 방법
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343404A (ja) * 2000-06-02 2001-12-14 Tempearl Ind Co Ltd 分割型ｃｔと電流検出回路
JP2002369529A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Kuniharu Kawamura 交流誘導電圧を利用た電圧発生方法と電源装置
KR101195758B1 (ko) * 2012-06-08 2012-11-05 이태희 로드 트래킹형 비접촉식 전원 장치 및 이를 이용한 전원 공급 방법
KR101317220B1 (ko) 2013-02-21 2013-10-18 (주)테라에너지시스템 센서용 ｃｔ와 발전용ｃｔ가 선로 상에 병렬로 분리 설치되는 전류 변성 시스템, 및 이를 무선 통신망으로 관리하는 통합 시스템

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