KR20000069391A - ｎ상 전력 분배망에 걸쳐 전기부하를 고르게 분배시키는 장치및 방법 - Google Patents

ｎ상 전력 분배망에 걸쳐 전기부하를 고르게 분배시키는 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

n상 전력 분배망에 전기 부하를 공평하게 분배하는 장치와 방법, 각각의 인입되는 상(φ1, φ2, φ3)내의 전류와 각각의 브랜치 회로(1-5)내의 전류는 는 전류 센서(16, 18, 20, 42, 44, 46, 48, 50)에 의해 측정된다. 각 브랜치 회로와 관련된 것은 다중 폴 스위치(22, 24, 26, 28, 30)와 종래의 회로 브레이커(32, 34, 36, 38, 40)이다. 각 스위치(22, 24, 26, 28, 30)는 대응하는 브랜치 회로(1050를 어느 인입되는 상(φ1, φ2, φ3)에 연결시킬 수 있으며, 브랜치 회로(1-5)를 모든 n 상들(φ1, φ2, φ3)로부터 단절시킬 수가 있다. 프로세서(12)는 주기적으로 각각의 인입되는 상에 흐르는 전류들을 검사한다. 그리고, 브랜치 회로 부하 조건들(1-5)에 근거하여, 스위치들(222, 24, 26)을 재프로그램하여, 브랜치 회로 부하들(1-5)들이 인입되는 모든 세 개의 상(φ1, φ2, φ3)에 공평하게 분배되도록한다.

Description

ｎ상 전력 분배망에 걸쳐 전기부하를 고르게 분배시키는 장치 및 방법{Apparatus for and method of evenly distributing an electrical load across an n-phase power distribution network}
현재, 전기 유틸리티 또는 전력회사에 의해 제공된 3상 전력 분배망으로 모든 3상을 많은 가정 및 상용 설비의 공급 인입구에서 받는다. 통상적인 3상 분배환경에서 각각의 상은 하나 이상의 브랜치 회로를 공급한다. 3개의 입력 상 각각에 어느 브랜치 회로 혹은 회로들을 결선할 것인지는 보통 설비를 설계 또는 건조할 때 결정되며 일단 설비가 완성되면 변경하기가 어렵다. 예를 들면, 주택설비에서는 상이한 브랜치 회로들이 부엌, 거실, 침실 등에 전기를 공급할 수도 있을 것이다. 상용환경에서는 상이한 브랜치 회로들이 기계, 사무실 등에 공급할 수도 있을 것이다. 자주 발생하는 문제는 전기 유틸리티에 의해 공급된 입력 3상에 걸쳐 전력을 어떻게 모든 브랜치 회로에 고르게 분배하는가 하는 것이다. 종종, 시간에 걸쳐, 설비의 부하 토폴로지가 변경될 것이며 때로는 완전히 변경될 것이다. 예를 들면, 기계류를 공장 플로어(factory floor)에 옮기거나, 가정에서 고 와트수의 전기제품(즉, 냉장고, 전기 스토브, 전자렌지 등)을 설치하거나 옮김에 따라 일부 브랜치 회로에 부하가 더욱 많이 걸리게 되고 다른 브랜치 회로에는 부하가 덜 걸리게 된다. 따라서, 브랜치 회로에 부하가 변경됨에 따라 입력 3상 각각의 부하도 변경될 것이다. 초기에 고르게 균형을 맞추어 놓은 3상 망은 시간에 걸쳐 불균형하게 될 수도 있다.
이러한 문제의 한 해결책은 각각의 브랜치 회로를 물리적으로 재결선함으로써 모든 3상에 걸쳐 고른 부하를 달성하기 위해, 입력 상에 각각의 브랜치 회로를 재할당하는 것이다. 이러한 해결책의 문제는 3상이 불균형하게 될 때마다 전기 접속 및 배전판을 고가로 재결선해야 하는 것이 잠재하고 있다는 것이며, 자주 발생할 수도 있다. 또 다른 문제는 통상 재결선하는 것은 유틸리티 소비자에 잠재된 문제를 야기시키는 전력을 차단해야 한다는 것이다. 더욱이, 이러한 해결책은 입력 3상에 걸쳐 부하의 균형을 맞추는데 있어 조잡한 메카니즘을 제공할 뿐이다. 이것은 빈번하게 각 상 및 브랜치 회로에 대한 전력소비를 추적하지 않는다. 3개의 입력 상들에 걸쳐 불균형을 야기하는 주원인이 될 정도로 클 수도 있는 것으로서 전기 부하가 걸리는 것이 시간, 분에 걸쳐 변경되는 것이 발생되는 것이 검출되지 않고 지나친다.
본 발명은 3상 전기전력 분배망에서 전기 부하를 고르게 분배시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 3상 실시예의 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 1-상 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 블록도이다.
도 2b는 두 개의 기능을 한 블록으로 결합한 도 2의 합산회로(52), 정류기(54)와, 3상 정류기(524)의 간단한 구현예를 도시한 도면이다.
도 2c는 "거치 변환기" dc/ac 인버터의 개략도이다.
도 2d는 개선된 "거치 변환기" dc/ac 인버터의 개략도이다.
도 2e는 입력 파워 팩터를 증가시키기 위해 인덕터가 부가된, 3상 정류기 및 개선된 "거치 변환기" dc/ac 인버터를 도시한 도면이다.
도 2f는 입력 파워 팩터를 더욱 증가시키기 위해서 고 파워 팩터 제어기 부스트 스위칭 레귤레이터로 도 2e의 인더터를 대치한 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1b 및 도 2f의 시스템의 특징을 결합한 것으로서 통신능력을 더 부가시킨 본 발명의 실시예의 블록도이다.
도 4는 도 2 및 도 2b의 구현의 대안예를 도시한 도면이다.
도 5는 프로세서에 결합된 디지털 전기계기를 도시한 도면이다.
도 5b는 전력 측정 기능 하드웨어를 도시한 도면이다.
본 발명은 종래의 해결책의 문제점을 극복하는 3상 전력 분배망의 모든 3상에 걸쳐 전기 부하를 고르게 분배시키는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에서 교시하는 바에 따라, 3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합된 것으로서, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류를 측정하는 제1, 제2 및 제3 전류센서, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로에 상기 제1, 제2, 또는 제3 상 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치, 상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 각각 결합된 복수의 전류센서, 및 상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합되고, 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류가 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하는 프로세서를 포함하는 3상 부하 분배 시스템이 제공된다.
더욱이, 본 발명에서 교시하는 바에 따라, 3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합된 것으로서, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류를 측정하는 제1, 제2 및 제3 전류센서, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로에 상기 제1, 제2, 또는 제3 상 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치, 상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 각각 결합된 복수의 전류센서, 및 상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합되고, 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각각의 쌍을 통해 흐른 전기전류들간 차, 및 상기 전기전류들의 비가 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하는 프로세서를 포함하는 3상 부하 분배 시스템이 제공된다.
첨부한 도면을 참조하여, 단지 예를 들어 여기 본 발명을 설명한다.
본 발명의 원리 및 동작은 도면 및 다음의 설명을 참조하여 잘 이해될 수 있다.
본 발명을 실현하는 장치(10)의 블록도를 도 1에 도시하였다. φ1, φ2, φ3으로 나타낸 3상 전력은 전기전력 유틸리티에 의해 공급된다. φ1, φ2, φ3는 유틸리티 회로 차단기(14)에 의해 과전류 보호된다. 유틸리티 회로 브레이커(14)의 출력은 주택 혹은 상용 설비의 공급 인입구에 나타난다. 전류센서(16, 18, 20)는 φ1, φ2, φ3 각각에 흐르는 전류를 측정한다. 전류센서(16, 18, 20)의 출력은 프로세서(12)에 의해서 감시된다. 프로세서(12)는 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 개인용 컴퓨터 등과 같은 임의의 적합한 계산장치일 수 있다.
유틸리티 회로 브레이커(14)로부터 출력되는 3상 각각은 다극 스위치(22, 24, 26, 28, 40) 어레이에 입력된다. 각각의 스위치는 4개의 입력단자를 갖고 있다. 입력 3상 각각에 하나씩 3개의 단자를 구비하고 있다. 또한, 비접속 단자(즉, 어느 것에도 접속되지 않는) 제4 단자를 구비하고 있다. 스위치(22, 24, 26, 28, 30)의 출력은 각각 브랜치 회로 브레이커(32, 34, 36, 38, 40) 어레이에 입력된다. 프로세서(12)로부터 출력되는 제어신호(CONT1, CONT2, CONT3, CONT4, CONT5)는 스위치(22, 24, 26, 28, 30)의 위치를 각각 결정한다. 브랜치 회로 브레이커(32, 34, 36, 38, 40)는 각각 전류센서(42, 44, 46, 48, 50) 어레이를 통과한 후 5개의 브랜치 회로 각각에 전력을 공급한다. 5개의 브랜치 회로 각각은 이에 연관된 중립선(neutral line) N을 갖고 있다. 전류센서(42, 44, 46, 48, 50)에 의해 측정된 전류는 프로세서(12)에 의해 감시된다.
장치(10)는 다극 스위치(22, 24, 26, 28, 30) 중심으로 동작한다. 장치(10)의 응용에서, 커버될 각각의 브랜치 회로는 이에 스위치, 브랜치 회로 브레이커 및 전류센서가 관련되어 있다. 도 1은 5개의 브랜치 회로를 커버하는, 부하의 균형을 맞추는 시스템을 도시한 것이다. 그러나, 본 발명은 임의의 수의 브랜치 회로를 간단히 충분한 수의 성분을 제공함으로서 쉽게 커버하게 할 수 있다.
프로세서(12)는 공급된 3상 전력의 각각의 상을 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(16, 18, 20)의 출력을 주기적으로 획득한다. 프로세서(12)는 또한 전류센서(42, 44, 46, 48, 50)의 출력을 감시하는데, 이들 센서는 각각의 브랜치 회로를 통해 흐르는 전류를 측정한다. 전류센서 데이터의 연속적인 획득간 시간은 수 밀리초 또는 수십 밀리초 정도이며, 소프트웨어 제어 프로세서(12)의 기능이다. 각각의 데이터 획득 사이클 동안에 획득된 데이터는 즉시 폐기되지 않는다. 프로세서(12)의 외부나 외부에 있을 수 있는 메모리에 유한한 개수의 가장 최근의 획득된 데이터 세트가 보유된다.
프로세서(12)는 입력 3상 전력의 각각의 상과 각각의 브랜치 회로에 걸린 부하를 추적할 수 있기 위해서 모든 전류센서로부터 데이터를 주기적으로 획득하도록 적합하게 프로그램된다. 어떤 한 상에 대해 측정된 전류가 상한 전류 설정치의 일정한 백분율(예를 들면, 90%)를 초과할 때, 프로세서(12)는 전체 부하가 입력 3상에 걸쳐 공평하게 동일하게 되도록 스위치(22, 24, 26, 28, 30)를 프로그램한다. 각각의 브랜치 회로에 걸린 부하를 알기 때문에, 프로세서(12)는 각 상의 부하가 대략적으로 동일하게 되도록 브랜치의 부하들을 재분배할 수 있다. 일단 스위치 설정이 새롭게 결정되면, 프로세서(12)는 제어선(CONT1, CONT2, CONT3, CONT4, CONT5)을 통해 스위치 재배치 명령을 스위치(22, 24, 26, 28, 30) 각각 출력한다.
장치(12)가 동작할 동안에, 최대 허용 브랜치 전류를 초과하는 레벨까지 단일 브랜치 회로의 부하를 증가시키는 것이 가능하다. 이와 같이 가능한 과전류 상태에 응답하여 프로세서(12)는 브랜치 회로의 대응하는 스위치를 비접속 위치로 프로그램할 수 있다. 이 위치에서, 브랜치 회로는 모든 입력 3상으로부터 전기적으로 비접속된다. 프로세서(12)에 의해 제공된 과부하 보호에 더하여, 종래의 브랜치 회로 브레이커(32, 34, 36, 38, 40)은 각각의 브랜치 회로에 대한 과전류 보호를 또한 제공한다. 장치(10)는 종래의 회로 브레이커가 현재 제공할 수 없는 기능을 또한 제공할 수 있다. 프로세서(12)는 각각의 브랜치 회로와 각각의 입력 상의 전류사용 상승률을 감시함으로써 과부하 상태가 일어나기 전에, 이러한 가능한 과부하 상태를 예측하도록 적합하게 프로그램될 수 있다. 따라서, 입력 상의 전류 한계치를 초가함에 기인하여 발생할 수 있는 전력차단을 예기할 수 있고 이러한 것이 일어나기 전에 피할 수 있다.
스위치(22, 24, 26, 28, 30)는 이들의 핵심 스위칭 소자로서 릴레이나 반도체 스위치(즉, 트라이악, 실리콘 제어식 정류기, 등)를 이용할 수 있다. 프로세서(12)로부터 수신된 각각의 스위치의 대응하는 제어신호를 이 각각의 스위치가 디코드하여, 이 각각의 스위치는 이의 출력을 입력 3상 중 하나에 접속하거나 상기 출력을 모든 3상으로부터 완전히 비접속시킨다. 대응하는 브랜치 회로에 접속된 장치나 장비가 공급되는 전력의 단절을 전혀 알지 못함으로 인해 악영향을 받지 않을 만큼 빠르게, 스위치(22, 24, 26, 28, 30)는 이들의 출력단자를 임의의 입력 상에 스위치할 수 있다.
프로세서(12)는 이의 전원을 φ1 및 입력 3상 전력의 중립선 N으로부터 얻는다. 그러나, 프로세서(12)는 입력 3상 중 어느 하나로부터 전원을 얻을 수 있다. 이 분야에 공지된 임의의 많은 방법으로 프로세서(12)에 전류 상한 설정치를 입력할 수 있다. 예를 들면, 전류 상한 데이터는 독출 전용 메모리에 고정되게 코드화되거나, 외부 딥 스위치 설정에 의해 공급되거나, 외부 계산장치에 의해 공급될 수 있을 것이다.
상기 실시예는 3상에 관하여 기술되었으나, 본 발명의 시스템은 임의의 n에 대해 n상 시스템으로서 구현될 수도 있음을 알 것이다. 이러한 점을 예시하기 위해서 1상 시스템(1000)을 도 1b에 도시하였다. 도 1 및 도 1b를 비교하여 보면, 도 1b에서 입력된 상 중 2개가 삭제되었다. 블록, 기능성 및 부호는 다른 것이 없는 한 모두 동일하다. 1상 시스템과 2 또는 그 이상의 상 시스템간 유일한 차이는 스위치(22-30)가 이들의 각각의 브랜치 회로를 한 상에 접속하거나 비접속시킬 수 있을 뿐이며, 브랜치 회로 접속을 한 상에서 다른 상으로 변경할 수 없다는 것이다. 따라서, 1상 시스템에서, 과부하가 걸린 시스템의 경우 유일한 선택은 어느 브랜치 회로를 비접속시킬 것인가를 선택하는 것이지, 어느 상에 브랜치 회로를 재접속할 것인지를 선택하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은 각각 도 1 및 도 1b에 도시한 바와 같이 3상 및 1상이 통상적인 경우이지만 임의의 수의 상을 갖는 전력원에 적용된다.
도 2에 도시한 본 발명의 제2 실시예는 3상 전력 분배망의 각 상에 걸쳐 부하를 고르게 분배하도록 작용한다. 3상 전력 분배망의 각 상, φ1, φ2, φ3은 전기 전력 합산회로(52)에 입력된다. 합산회로(52)는 각각의 입력 상을 수신하고 이의 전류와 전력 처리용량을 결합하고 이어서 단일의 합산된 출력을 형성하도록 작용한다. 합산회로(52)로부터의 출력은 입력 3상의 전류능력의 합과 대략 동일한 전류능력을 갖는 단일의 AC 전기 전압이다.
합산회로(52)의 출력은 이어서 정류기(54)에 입력된다. 정류기(54)는 합산회로(54)의 AC 출력을 본질적으로 DC 레벨로 정류한다. 정류기(54)의 전류 전달능력은 장치(10)가 커버해야 하는 결합된 모든 브랜치 회로의 전체 전류 수요에 응할 만큼 충분하여야 한다.
정류기(54)의 출력은 AC 발생기(56)에 입력된다. AC 발생기(56)는 정류기(54)에 의해 출력된 DC 전압으로부터 단상 AC 전압을 출력한다. 적합한 전압 및 주파수(예를 들면, 미국의 경우 120V, 60Hz)는 이것으로 동작해야 하는 특정한 지역 장치(10)를 위해 발생된다.
AC 발생기(56)의 출력은 장치(10)가 커버하는 브랜치 회로 브레이커(32, 34, 38, 40)에 입력된다. 브랜치 회로에는 브랜치 회로 브레이커(32, 34, 36, 38, 40)의 출력에 의한 전력이 공급된다. 도 2에 5개의 브랜치 회로를 도시하였으나, 구성요소가 모든 브랜치 회로의 결합된 부하에 대해 충분한 전류정격을 갖고 있다면 장치(10)는 임의의 수의 브랜치를 커버할 수 있다.
장치(10)에서 실제 부하 분배는 합산회로(52)에서 일어난다. 각 브랜치 회로의 부하가 증가하거나 감소하여도 모든 입력 3상에 걸쳐 고르게 자동적으로 분배된다. 예를 들면, 임의의 한 브랜치 혹은 일군의 브랜치의 부하가 30%만큼 증가한다면, 각각의 입력 상에 대응하는 부하는 10% 증가한다. 각각의 입력 상은 서로 동일한 전류의 등가 저 임피던스원으로 나타낼 수 있기 때문에, 합산회로(52)의 부가가 30% 증가한다면 이 증가는 입력 3상 각각에 걸쳐 동일하게 나타난다.
제1 실시예에 대한 본 제2 실시예의 잇점은 덜 복잡하다는 것이나, 증가된 전류 레벨을 다룰 수 있는 합산회로(52), 정류기(54) 및 AC 발생기(56)에 고가의 구성요소를 이용해야 하기 때문에 비용이 더 들 수도 있다.
도 2b는 2개의 기능을 한 블록을 결합한 도 2의 합산회로(52), 정류기(54)와, 3상 정류기(524)의 간단한 구현예를 도시한 것이다. 도 2b에는 또한 선택적인 필터 캐패시터(58)가 도시되어 있다.
도 2 및 도 2b의 시스템은 전지 백업이나 차단할 수 없는 전원 시스템이 아니라, 합산회로(52)를 사용함으로서, 단상 출력회로에 기인한 부하를 3개의 입력된 상들에 똑같이 균형을 맞출 수 있다는 것에 유념해야 한다. 합산회로(52)가 있으므로 도 1의 부하의 균형을 맞추는 프로세서(12)가 없어도, 입력 3상 전력회로의 모든 3상에 걸쳐 단상 출력회로의 부하를 순간적으로 실제로 똑같이 공유하게 된다. 그러므로, 도 2 및 도 2b 시스템은 도 1의 실현예에 대해 본 발명의 시스템의 성능개선을 제공한다. 따라서, 미국특허 제5,477,091에서 피오리나에 의해 개시된 것으로서 완전히 단상 시스템인 종래 기술인 전지 백업 시스템과 같은 전력 분배 시스템은 본 발명의 도 2 및 도 2b의 구현예에 의해 달성되는 부하의 균형을 맞추는 기능을 자명하게 할 수 없다.
더욱이 AC 발생기(56)은 "ac 발생기"가 "로터리 변환기"이기 때문에, 본 발명에서 교시된 바로부터 벗어남이 없이 "거치 변환기(stationary converter)" 즉 dc/dc 변환기 또는 dc/ac 변환기로서 실현될 수 있다. 따라서 거치 변환기는 공지된 바 대로 사용될 수도 있다. "거치 변환기"의 dc/ac 인버터의 개략적인 예를 도 2c에 도시하였다. 합산 정류기(524)로부터의 DC 입력(213)은 구형파 ac 출력(211)을 제공하는 dc/ac 인버터(200)에 전원을 공급하며, 상기 구형파 ac 출력은 인덕터(208, 209) 및 캐패시터(210)에 의해 선택적으로 저역 필터처리된 후, 정현파 ac 출력(212)이 된다. 주어진 예의 회로는 콜렉터들이 포화-코아 트랜스포머(207)의 1차권선의 양단에 접속된 한 쌍의 스위칭 트랜지스터(201, 202)로 구성된 자주식(free-running) 푸시풀 발진기이다. DC 입력은 1차권선의 중간탭에서 에미터(201, 202)의 공통 접속점에 인가된다. 각각 캐패시터(205, 206)에 의해 ac를 바이패스시키는 저항기(203, 204) 의해 각각 트랜지스터(201, 202)에 순방향 바이어스가 걸린다. 트랜스포머의 권선(207c)에 의해 트랜지스터(201)의 베이스에 피드백이 결합되고, 트랜스포머의 권선(207d)에 의해 트랜지스터(202)의 베이스에 피드백이 결합된다. 발진기는 포화 트랜스포머 설계에 따른 주파수에서 자주식으로 동작한다. 이것은 이러한 형태의 회로를 개략적으로 구현한 것으로 동작원리를 예시하기 위해 예로서 주어진 것이다. 이것은 발명자의 이름을 따서 로이어 발진기로서 알려져 있다. 이 회로는 Trans. AIEE, 1955년 7월, 로이어 쥐. 에이치. 스위칭 트랜지스터 AC DC 변환기에 개시되어 있다.
도 2d에서, 인버터(2000)과 같은 개선된 설계에서는 207에 대해 비포화 트랜스포머를 사용하며, 포화 피드백 트랜스포머(2070)를 기본 회로에 부가하고 있다. 이때 포화 기본 피드백 트랜스포머는 dc/ac 인버터의 동작 주파수를 결정한다. 이 회로는 출력 전압의 조정(regulation)을 제공하지 않는다. 이들 회로에서, 구형파 2차 출력 피크 대 피크 전압은 입력된 dc 전압에 의존하며, 출력 주파수는 dc 입력 전압과 포화 트랜스포머의 특성에 의존한다. 이 개선된 인버터는 1957년 9월, Trans. IRE, Vol. CT-4, No.3 젠센, 제어. 엘.의 "개선된 구형파 발진기 회로"에 개시되어 있다.
도 2의 시스템은 이를테면 도 2c 또는 도 2d의 인버터에 도 2b의 3상 정류기를 결합하여 저렴하게 구현될 수 있다. 3상 정류기는 계산장비를 전혀 필요로 하지 않고 입력 3상의 각각에 걸쳐 균일하게 부하가 걸리게 균형을 맞춘다.
도 2, 도 2b 및 도 3c 또는 도 2d의 시스템은 2상 시스템 혹은 3상 이상의 시스템, 즉 "n-상" 전력 분배시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 필터 캐패시터(58) 및 저역 필터(208, 209, 210)은 공급된 부하 회로가 필요로 하는 출력 스펙트럼에 의존하여, 정현파 출력(212)를 제공하도록 선택적으로 포함될 수도 있다.
도 2, 도 2b, 도 2c의 시스템은 소규모 설치, 즉 개개의 공장에 특히 적합하다. 이 경우 본 발명의 상기 구현예를 사용하는 것은 여러 가지 모든 모터부하, 및 다른 완전히 저항성이 아닌 부하가 그 지역에의 ac 전력 인입구로부터 제거되어 하나의 "정류기-입력" 회로로 대치되어 있을 것이기 때문에, 그 지역으로의 인입구에서 파워 팩터 보정 문제를 줄이는 데에 또한 도움이 될 것이다. 캐패시터(58)를 생략하고 단지 잡음 필터처리를 위해서 매우 작은 용량성을 사용함으로써, 유도성으로 보이게 되는 트랜스포머(207)의 1차권선(207a)의 인덕턴스는 이러한 부하의 균형을 맞추는 회로없이 설치하는 것에 비해 개선된 파워 팩터를 제공할 것이라는 것이 가능하다. 이것은 "무한-인덕터" 정류기 회로가 이상적으로는 90%의 파워 팩터를 제공하나, 캐패시터 입력 정류기는 약 0.6의 파워 팩터를 제공하기 때문이다. 개선된 형태의 도 2d의 dc/ac 인버터는 207에 대해 비포화 콜렉터 트랜스포머, 및 별도의 포화 기본 트랜스포머(207)를 구비함으로써, 지역 입력 파워 팩터를 더욱 크게 개선할 것이다. 마지막으로, 제3 변형예는 "전류 귀환(current-fed)" 푸시풀 변환기이며, 여기에서 트랜스포머(207)의 중간탭에 dc 공급 입력 접속점에 직렬로 큰 인덕터가 부가된다. 이것은 정류기 회로에 증가된 인덕턴스를 제공할 것이며 입력 파워 팩터를 더욱 증가시킬 것이다. 거의 1의 높은 파워 팩터는 전력 유틸리티 회사에게 있어서는 중요한 것으로, 이것은 잘 알려진 바와 같이, 전력 분배 설비 비용을 절약할 수도 있음을 나타내기 때문이다. 도 2e는 3상 정류기(524), 및 입력 파워 팩터를 증가시키도록 부가된 것으로 인덕터(2071)를 구비한 "거치 변환기" dc/ac 인버터(200)를 포함하는 시스템(10)을 도시한 것이다. 완전히 저항성인 부하는 1.0의 파워 팩터를 갖는다. 비저항성 부하에 기인한 부하 전류 위상 시프트, 및 비선형 부하에 기인한 왜곡은 파워 팩터를 감소시키며 결국 전기 에너지가 소비자 부하가 있는 곳에 비효율적으로 연결됨에 따라 전기회사에 설비 비용을 증가시키게 된다.
도시된 거치 인버터 회로는 상당히 이전의 기술이나, 이들은 가장 간단하고, 최소한의 비용의 구현예를 나타낸다. 피드백 제어회로를 구비하고 있고 포화 트랜스포머가 전혀 없는 보다 새로운 푸시풀 스위칭 레귤레이터를 사용하여 입력전압에 무관한 출력전압 및 주파수를 갖는 거치 인버터를 구현할 수 있다. 저전압 전지전원으로부터 동작할 때 이러한 인버터의 구현은 공지되어 있다. 보다 높은 입력전압에 대한 이러한 회로의 설계는 저전압 입력의 경우보다 수월하며 덜 어렵다.
도 2f는 입력 파워 팩터를 더욱 증가시키기 위해서 도 2e의 인덕터(2071)를 고 파워 팩터 제어기 부스트 스위칭 레귤레이터(5242)로 대치한 것이다. 부스트 레귤레이터(5242)는 유니트로드 집적회로 코포레이션의 부품번호 UC1854와 같은 고 파워팩터 제어기를 채용할 수도 있다. 이 부품 및 이의 응용에 대해서는 유니트로드 문헌에 상세히 기록되어 있고, 미국, NH 03054, 메리맥, 콘티넨탈 불르바드 7, 전화:(603) 424-2410, FAX:(603) 424-3460, 유니트로드 집적회로 코포레이션의 제품 및 응용 핸드북 '93-'94, #IC850에서 찾아 볼 수 있다. 블록(5242)은 조정된(regulated) DC 출력전압(5244)을 DC/AC 인버터(10)에 제공하는데, 이것은 ac 출력 주파수 변동의 한 원인을 제거하며 또한 DC/AC 변환기의 출력진폭을 일정하게 한다. 캐패시터 홀드업(holdup)(5243)은 전하저장을 제공하는데, 이것은 어떤 일시적인 저입력 라인 전압 상태 후 몇 밀리초 동안, DC/AC 인버터(10)가 ac 출력(211)을 계속 제공할 수 있게 하는 것이다. 이것은 짧은 "저하(sag)"에 대한 어떤 면역성을 제공하며, 흔히 행해지는 바와 같이, 저입력 전압 경고 신호가 부스트 레귤레이터(5242)에 의해 제공된다면 부하를 차례로 차단하는 시간을 제공한다. UC1854 및 유사한 고 파워 팩터 제어기는 정규 단상 시스템에서 작동할 때 0.99 이상의 입력 파워 팩터를 n-상 전원에 제공할 수 있다. 유니트로드 문헌에 기술된 "커스프 왜곡(cusp distortion)"으로서 알려진 에러 소스는 n-상 전원에 제어기를 사용할 때 나타나지 않기 때문에, 도 2f에 도시한 3상 입력에 의해서, 동일한 회로는 증가된 입력 파워 팩터를 제공할 것이다. 그 이유는 부가적인 상은 단상 입력의 2개의 반 사이클 사이의 홀(hole)을 채우기 때문에, 이 부가적인 상은 예를 들면 단상 전파 브릿지 정류기와 같이 고 파워 팩터 부스트 레귤레이터에의 최소 입력 전압이 순간적으로 제로로 떨어지게는 하지 않기 때문이다. 커스프 왜곡은 증폭기에서 크로스오버 왜곡과 비슷한 것으로, 입력전압은 문제가 되는 거의 제로 볼트의 저압력 전압 범위로 순간적으로 더 이상 이르지 않기 때문에 커스트 왜곡은 리플 파형을 채움으로서 제거된다.
1854 파워 팩터 제어기 및 설계과정은 다음의 유니트로드 IC 코포레이션의 문헌에 기술되어 있다.
(1) UC1845/2854/3854 고 파워 팩터 프리레귤레이터(1854 데이터 시트)
(2) U-134, UC3854 제어식 파워 팩터 보정 회로 설계
(3) DN-39D UC 3854 파워 팩터 보정 응용에서 최적화 수행
(4) DN-41, 확장된 전류 트랜스포머 레인지
(5) U-140, 스위칭 전원의 평균 전류 모드 제어
요약하여, n-상 전기 전원에 전기적인 부하의 균형을 고르게 맞추기 위한 도 2 등의 시스템의 방법은,
상기 n-상 전기 전원을 정류하여 DC 전압원을 생성하는 단계;
상기 DC 전압원을 dc/ac 인버터에 접속하여 ac 출력전압을 발생하는 단계;
상기 DC 전압으로부터 상기 AC 출력전압을 발생하는 단계;
ac 부하들을 상기 ac 출력전압에 접속하고, 그럼으로써 출력 ac 부하 전류를 상기 ac 부하에 공급하는 단계를 포함하며,
이에 의해서, 상기 출력 ac 부하 전류는 DC 부하 전류로서 상기 dc/ac 인버터를 통해 다시 상기 DC 전압원에 반영되며, 상기 DC 부하 전류는 이어서 입력 ac 부호로서 상기 n-상 정류를 통해 다시 상기 n-상 전기 전원에 반영되고, 상기 입력 ac 부하전류는 상기 n-상 정류기에 의해 상기 n-상 전원의 상기 n상들에 의해 고르게 제공되며,
그럼으로써, 상기 n-상 전원의 상기 n 상들에 상기 ac 출력 부하 전류를 고르게 균형을 맞추는 단계를 포함한다.
도 3은 도 1b 및 도 2f의 시스템들의 특징을 결합하고 예를 들면 모뎀(3001)인 통신 링크를 통해 예를 들면 전기회사나 소비자에게 통신능력을 또한 부가한 본 발명의 실시예의 블록도이다. 도 2f의 시스템의 구현예는 도 1b의 유틸리티 회로 브레이커(14)와 도 1b의 시스템의 나머지 사이에 삽입되어 자동으로 부하의 균형을 맞추는 것과, 상기 기술한 바와 같이 고 파워 패터를 또한 제공한다. 도 1b의 시스템은 여기에서 참조부호 1001,. . .1002로 표시한 n개의 회로 유닛으로서 나타내었으며, 이들은 m 브랜치 회로 각각에 관련된 각각의 회로 유닛을 나타낸다. 이들 m개의 브랜치 회로 "유닛"은 도 1b에서 프로세서(12)에 접속되는 것과 동일하게 프로세서(3012)에 접속되며, dc/ac 인버터(10)에 의해 제공되는 최대 부하 전류를 제한함으로서 n-상 유티리티 회로에 걸리는 최대 부하를 제한하도록 프로세서에 의해 동일한 방식으로 제어되며, 또한 프로세서(3012)은 이하 기술되는 바와 같은 부가적인 능력을 갖는다. 모뎀(3001)은 양측의 데이터 버스(3004)에 의해 프로세서(12)에 접속된다. 모뎀(3001)은 RJ11 인터페이스(3002)에 의해 전화국 전화회선(3003)에 접속되는 것이 바람직하다. 모뎀(3001)은 예를 들면 전기 유틸리티 회사 또는 소비자와의 통신 능력을 제공한다.
더욱이 센서(18 및 42m)에 의해 수행된 전류 측정에 응답하여 부하, 즉 브랜치 회로를 접속 및 비접속하는 것을, 프로그램되어 프로세서(120)가 제어하는 것에 더하여, 프로세서(3012)는 시간, 예를 들면 하루 중 시간 또는 일주일 중 날의 함수로서 부하를 더하거나 빼는 것을 제어하는 프로그램을 수락한다. 전력선의 과부하 상태의 경우 부하를 빼고, 부하를 재접속하는 것은 소비자에 의해 프로세서(3012)에 사전에 프로그램된 우선순위에 따라 수행될 수도 있다. 따라서, 전력 소비자는 부재중이라도 그의 자리에서 장비의 동작에 대한 제어를 행할 수 있다. 더욱이, 프로세서(3012)는 모뎀(3001)을 통해 통신하여 데이터를 전기회사에 보고할 수도 있다. 더구나, 전기회사는 예를 들면 도 1과 같은 n-상 시스템에서 각 상에 걸린 부하에 관해서 혹은 도면에 도시한 구현예 중 어느 것이든 각각의 브랜치 회로에 걸린 부하에 관해서 프로세서에 질의할 수도 있다. 또한, 전기회사 또는 소비자는 예를 들면 부하를 접속하거나 비접속시키는 명령을 프로세서에 내릴 수도 있으며, 그럼으로써 모뎀(3001)을 통해 소비자의 설비 내의 부하들에 대해 제어를 행할 수 있게 되고, 프로세서(3012), 및 전기회사 혹은 소비자는 모뎀(3001)을 통해 원격으로 프로세서(3012)를 재프로그램할 수 있다. 유선 전회회선 접속을 보였으나, 프로세서(3012)와의 통신링크를 실현하는 셀룰라 폰, 또는 다른 무선 통신 방법의 사용은 본 발명의 범위 내에 포함된다.
도 4는 n-상 시스템의 예로서, n=3일 때 3상 시스템에 대해 도 2의 블록(52, 54)을 결합한 대안 구현예(5400)를 도시한 것이다. 도 4에서, 정류기(401-403)에서 각각의 상이 먼저 정류되고, 각각의 정류기 출력은 예를 들면 UC1854 혹은 유사한 제어기를 사용하여 상기 논한 바와 같이 별도의 파워 팩터 보정(PFC) 모듈(405-407)에 입력으로서 사용된다. n 파워 팩터 보정 모듈의 출력은 함께 접속되어, 캐패시터(409)를 홀드업하여 DC 출력(410)을 제공한다. n PFC 모듈은 예를 들면 UC1907 부하 공유 제어기 집적회로, 및 UC1842와 같은 스위칭 레귤레이터 제어기에 관한 유니트로드 문헌에 다루어져 있는 바와 같이, 공통의 부하 공유 버스 상호접속(408)을 갖는다. 부하 공유 버스의 목적은 각각의 PFC 모듈이 부하전류를 공차, 즉 10% 미만으로 각각의 다른 PFC 모듈과 동일하게 공유할 수 있게 하는 것이다.
도 2 및 도 2b의 구현예에 대해 도 4의 구현예의 잇점은 도 4의 구현예가 더욱 확실하게 n 상에 대한 개선된 부하의 균형 맞추는 것과, n 상 각각에 대한 개선된 파워 팩터를 제공하는 것이다.
도 5는 디지털 전기계기(5001)를 예를 들면 도 3의 프로세서(3012)에 부가적으로 접속한 것을 도시한 것이다. 디지털 전기계기(5001)은 디지털 킬로와트시 계기이며, 이것은 누적 전기전력 소비를 기록한다. 프로세서(3012)는 모뎀(3011)에 관련된 접속(3004)을 가지며, 이것은 전화국 전화회선(3003)에 인터페이스(3002)를 통해 접속되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로, 소비자 설비의 전기전력 사용 프로세서 및 질의하는 곳, 예를 들면 전기 유틸리티 전기회사에 전송하기 위한 통신링크를 통해 가능하게 된다.
도 3에 함축적으로 포함된 또 다른 실시예에서, 전류센서(18, 24)는 프로세서(3012)에 의해 연속적으로 감시되며, 전류센서 위치에서 동시에 전압 측정과 함께, 프로세서(3012)에서 순시 전력소비를 잘 알려진 바와 같이 계산할 수 있고 연속적으로 합산, 즉 "통합"하여, 설비의 누적 전기전력 소비를 관리할 수 있다. 각각의 전력측정에 필요한 하드웨어를 도 5b에 도시하였으며, 이 도면은 프로세서(3012)에의 출력(5181)을 갖는 전류센서(518), 및 프로세서(3012)에의 출력(5181)을 갖는 전류센서(518)를 도시하고 있다. 따라서, 디지털 전력계기(5001)의 기능성은 도 1과 같이 n상 시스템의 경우와 마찬가지로, 도 3의 시스템에 포함될 수 있다.
디지털 전력계기 기능은 전술한 바와 같이, 도 3과 같이 함축적으로 또는 도 5와 같이 분리된 기기로서 구현되든지 간에, 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하기 위한 통신링크가 없어도, 여기 기술된 어느 시스템에서도 유용하다.
본 발명을 제한된 수의 실시예에 관하여 기술하였으나, 본 발명의 많은 변형, 수정 및 다른 응용이 행해질 수 있음을 알 것이다. 특히, n=3인 일반적인 n-상의 경우를 예로서 사용하였다. 일반적으로, 상의 개수는 3상으로 제한되지 않고, 임의의 수의 상일 수 있다. 더욱이, 소비자 사이트의 프로세서와 전기회사간 정보교환을 위해 임의의 형태의 통신링크를 사용할 수 있다.

Claims (32)

  1. 3상 전기 부하 분배 시스템에 있어서,
    3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상에 결합되어, 상기 제1, 제2 및 제3 상의 전류용량의 합과 동일한 전류용량을 갖는 합산된 출력을 생성하는 전기 전력 합산 회로;
    상기 전기 전력 합산회로에 결합된 것으로서, 상기 합산된 출력을 실제적으로 DC 전압으로 정류하는 정류기 회로; 및
    상기 DC 전압을 실제적으로 AC 전압으로 변환하는 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 AC 전압은 단상이며 소정의 전압 및 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템.
  3. 3상 전기 전력 분배 시스템에서 전기 부하를 고르게 분배하는 방법에 있어서,
    3상 전기 전력 분배망의 각 상에 의해 공급된 전기 전력을 합산하여 합산된 출력을 생성하는 단계;
    상기 합산된 출력을 정류하여 실제적으로 DC 전압을 생성하는 단계; 및
    상기 DC 전압으로부터 실제적으로 AC 전압을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 전력 분배 시스템의 전기부하 분배 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 AC 전압은 단상이며 소정의 전압 및 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 3상 전기 전력 분배 시스템의 전기부하 분배 방법.
  5. 제1항에서 처럼, 3상 전기 부하 분배 시스템에 있어서, 상기 합산 회로 및 상기 정류 회로는 3상 정류기로서 결합된 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템.
  6. 제3항과 같이 3상 전기 전력 분배 시스템에서 전기 부하를 고르게 분배하는 방법에 있어서, 상기 합산 회로 및 상기 정류 회로는 3상 정류기로서 결합된 것을 특징으로 하는 3상 전기 전력 분배 시스템의 전기 부하 분배방법.
  7. 3상 전력 분배망에 걸쳐, 복수의 브랜치 회로에 있는 전기 부하를 고르게 분배시키는 3상 부하 분배 시스템에 있어서,
    상기 3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합되어, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류를 측정하는 제1, 제2 및 제3 전류센서;
    각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로에 상기 제1, 제2, 또는 제3 상 중 어느 하나를 접속하는 복수의 제1, 제2, 및 제3 스위치;
    상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 각각 결합된 복수의 전류센서; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    (a) 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전기전류간 차, 및
    (b) 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전기전류의 비를 계산하며;
    상기 프로세서는 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전류들간 (a) 상기 차, 및 (b) 상기 비로 구성된 그룹에서 선택된 기능이 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하며;
    상기 프로세서는 상기 스위치에 의해 상기 상에 접속되는 브랜치들의 대안 조합을 계산하며, 상기 프로세서는 기능이 상기 임계치를 초과하지 않도록 상기 스위치에 의해 상기 상에 상기 브랜치의 재접속을 제어하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  8. 적어도 하나의 상 전력 분배망에 걸쳐, 복수의 브랜치 회로에 있는 전기 부하를 고르게 분배시키는 적어도 한 상 부하 분배 시스템에 있어서,
    상기 적어도 한 상 전기 전력 분배망의 적어도 한 상들에 각각 결합되어, 각각 적어도 한 상들을 통해 각각 흐르는 전기전류를 측정하는 적어도 하나의 전류센서;
    각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 상기 적어도 하나의 상들 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치;
    상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합된 복수의 전류센서; 및
    상기 적어도 한 상들 각각을 통해 흐르는 상기 전기전류가 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하며, 상기 적어도 한 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 부하 분배 시스템.
  9. 적어도 하나의 상 전력 분배망에 걸쳐, 복수의 브랜치 회로에 있는 전기 부하를 고르게 분배시키는 적어도 한 상 부하 분배 시스템에 있어서,
    상기 적어도 한 상 전기 전력 분배망의 적어도 한 상들에 각각 결합되어, 각각 적어도 한 상들을 통해 각각 흐르는 전기전류를 측정하는 적어도 하나의 전류센서;
    각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 상기 적어도 하나의 상들 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치;
    상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합된 복수의 전류센서; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    (a) 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전기전류간 차, 및
    (b) 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전기전류의 비를 계산하며;
    상기 프로세서는 상기 제1, 제2 및 제3 상의 각 쌍을 통해 흐르는 상기 전류들간 (a) 상기 차, 및 (b) 상기 비로 구성된 그룹에서 선택된 기능이 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하며;
    상기 프로세서는 상기 스위치에 의해 상기 상에 접속되는 브랜치들의 대안 조합을 계산하며, 상기 프로세서는 기능이 상기 임계치를 초과하지 않도록 상기 스위치에 의해 상기 상에 상기 브랜치의 재접속을 제어하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  10. n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템에 있어서,
    (a) DC 전압을 AC 전압으로 변환하며, ac 출력 부하 회로, 및 dc 입력 접속을 갖는 dc/ac 인버터; 및
    (b) 입력이 n 상을 갖는 n상 전원에 결합되어 있고, 출력이 상기 dc/ac 인버터에 결합되어 있는 n상 정류기 회로로서,
    (1) 상기 n상 전원을 실질적으로 DC 전압으로 정류하며,
    (2) 상기 n상 전원의 상기 n 상들에 똑같이 상기 정류기 출력 회로에 상기 dc/ac 인버터의 부하의 균형을 맞추며,
    그럼으로써, 상기 n상 전원의 상기 n 입력 상들에 똑같이 상기 ac 출력 부하 회로의 부하의 균형을 맞추는 상기 n상 정류기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템.
  11. 제10항과 같이 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템에 있어서,
    (c) 상기 n상 정류기의 상기 출력과 상기 dc/ac 인버터의 상기 dc 입력 접속간에 직렬로 접속된 것으로서, (1) 인덕터, 및 (2) 고 파워 팩터 제어기 스위칭 레귤레이터로 구성된 리스트에서 선택된 파워 팩터 개선 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템.
  12. n상 전원에 걸리는 전기 부하를 고르게 균형을 맞추는 방법에 있어서,
    상기 n상 전원을 정류하여 DC 전압원을 생성하는 단계;
    상기 DC 전압원을 dc/ac 인버터에 접속하여 ac 출력전압을 발생하는 단계;
    상기 DC 전압으로부터 상기 AC 출력전압을 발생하는 단계;
    부하로서 상기 ac 출력전압에 접속함으로서, 출력 ac 부하 전류를 상기 ac 부하에 공급하는 단계를 포함하며,
    이에 의해서, 상기 출력 ac 부하 전류는 DC 부하 전류로서 상기 dc/ac 인버터를 통해 다시 상기 DC 전압원에 반영되며, 상기 DC 부하 전류는 이어서 입력 ac 부호로서 상기 n-상 정류를 통해 다시 상기 n-상 전기 전원에 반영되고, 상기 입력 ac 부하전류는 상기 n-상 정류기에 의해 상기 n-상 전원의 상기 n상들에 의해 고르게 제공되며,
    그럼으로써, 상기 n-상 전원의 상기 n 상들에 상기 ac 출력 부하 전류를 고르게 균형을 맞추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전원에 걸리는 전기 부하를 고르게 균형을 맞추는 방법.
  13. 3상 전력 분배망에 걸쳐, 복수의 브랜치 회로에 있는 전기 부하를 고르게 분배시키는 3상 부하 분배 시스템에 있어서,
    상기 3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합되어, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류를 측정하는 제1, 제2 및 제3 전류센서;
    각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 상기 제1, 제2, 또는 제3 상 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치;
    상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 각각 결합된 복수의 전류센서;
    상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합되고, 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류가 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 접속되어 통신능력을 제공하는 통신링크를 포함하는 3상 부하 분배 시스템.
  14. 3상 전력 분배망에 걸쳐, 복수의 브랜치 회로에 있는 전기 부하를 고르게 분배시키는 3상 부하 분배 시스템에 있어서,
    상기 3상 전기 전력 분배망의 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합되어, 각각 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류를 측정하는 제1, 제2 및 제3 전류센서;
    상기 제1, 제2 및 제3 상 각각에 결합된 제1, 제2 및 제3 회로 브레이커;
    각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 결합되고, 각각이 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 상기 제1, 제2, 또는 제3 상 중 어느 하나를 접속하는 복수의 스위치;
    상기 복수의 브랜치 회로 각각을 통해 흐르는 전기전류를 측정하며, 상기 복수의 브랜치 회로 중 하나에 각각 결합된 복수의 전류센서;
    상기 제1, 제2 및 제3 전류센서, 상기 복수의 스위치 및 상기 복수의 전류센서에 결합되고, 상기 제1, 제2 및 제3 상을 통해 흐르는 전기전류가 소정의 임계치를 초과하지 않도록 상기 복수의 스위치를 제어하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 접속되어 통신능력을 제공하는 통신링크를 포함하는 3상 부하 분배 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 통신링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템.
  16. 제3항에 있어서, 통신링크를 통해 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 전력 분배 시스템의 전기부하 분배 방법.
  17. 제7항에 있어서, 상기 프로세서에 접속되어 통신능력을 제공하는 통신링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  18. 제8항에 있어서, 상기 프로세서에 접속되어 통신능력을 제공하는 통신링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상 부하 분배 시스템.
  19. 제9항에 있어서, 상기 프로세서에 접속되어 통신능력을 제공하는 통신링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  20. 제10항에 있어서, 통신링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템.
  21. 제12항에 있어서, 통신링크를 통해 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전원에 걸리는 전기 부하를 고르게 균형을 맞추는 방법.
  22. n상 전기부하의 균혀을 맞추는 시스템에 있어서,
    (a) 입력이 n 상을 갖는 n상 전원에 결합되어 있고, 출력이 상기 dc 부하에 결합되어 있는 n상 정류기 회로로서,
    (1) 상기 n상 전원을 실질적으로 DC 전압으로 정류하며,
    (2) 상기 n상 전원의 상기 n 상들에 똑같이 상기 정류기 출력 회로에 상기 dc 부하의 부하 균형을 맞추며는 상기 n상 정류기 회로,
    (b) 상기 n상 정류기의 상기 출력과 상기 dc 부하간에 직렬로 접속된 파워 팩터 개선회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템.
  23. n상 전기부하의 균형을 맞추는 시스템에 있어서,
    (a) 상기 n상들 각각마다 별도의 정류기;
    (b) 상기 각각의 정류기의 출력에 접속된 PFC 모듈;
    (c) 상기 n개의 PFC 모듈간 공통의 출력 접속;
    (d) 상기 n개의 PFC 모듈간 공통의 부하 공유 버스를 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기부하의 균형을 맞추는 시스템.
  24. 제13항과 같은 시스템에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하며, 상기 디지털 전력계기는 전력 측정능력을 포함하며, 상기 디지털 전력계기는,
    (a) 누적 전기전력 소비를 기록하는 디지털 킬로 와트시 계기, 및
    (b) 순시 전력소비 및 누적 전기전력 소비로 구성된 그룹에서 선택된 전력에 관계된 측정을 계산하기 위해서 상기 프로세서로의 출력들을 갖는 전압 및 전류센서의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되며,
    상기 전력계기 기능은 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하며,
    상기 전력계기 기능은 상기 통신링크를 통해 소비자 설비의 전기전력 사용량을 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  25. 제14항과 같은 시스템에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하며, 상기 디지털 전력계기는 전력 측정능력을 포함하며, 상기 디지털 전력계기는,
    (a) 누적 전기전력 소비를 기록하는 디지털 킬로 와트시 계기, 및
    (b) 순시 전력소비 및 누적 전기전력 소비로 구성된 그룹에서 선택된 전력에 관계된 측정을 계산하기 위해서 상기 프로세서로의 출력들을 갖는 전압 및 전류센서의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되며,
    상기 전력계기 기능은 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하며,
    상기 전력계기 기능은 상기 통신링크를 통해 소비자 설비의 전기전력 사용량을 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 디지털 전력계기 가능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템.
  27. 제3항에 있어서, 제1항에 있어서, 디지털 전력계기 가능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 전기 부하 분배 시스템의 전기부하 분배 방법.
  28. 제7항에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하며, 상기 디지털 전력계기는 전력 측정능력을 포함하며, 상기 디지털 전력계기는,
    (a) 누적 전기전력 소비를 기록하는 디지털 킬로 와트시 계기, 및
    (b) 순시 전력소비 및 누적 전기전력 소비로 구성된 그룹에서 선택된 전력에 관계된 측정을 계산하기 위해서 상기 프로세서로의 출력들을 갖는 전압 및 전류센서의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되며,
    상기 전력계기 기능은 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  29. 제8항에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하며, 상기 디지털 전력계기는 전력 측정능력을 포함하며, 상기 디지털 전력계기는,
    (a) 누적 전기전력 소비를 기록하는 디지털 킬로 와트시 계기, 및
    (b) 순시 전력소비 및 누적 전기전력 소비로 구성된 그룹에서 선택된 전력에 관계된 측정을 계산하기 위해서 상기 프로세서로의 출력들을 갖는 전압 및 전류센서의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되며,
    상기 전력계기 기능은 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하는 것을 특징으로 하는 상 부하 분배 시스템.
  30. 제9항에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하며, 상기 디지털 전력계기는 전력 측정능력을 포함하며, 상기 디지털 전력계기는,
    (a) 누적 전기전력 소비를 기록하는 디지털 킬로 와트시 계기, 및
    (b) 순시 전력소비 및 누적 전기전력 소비로 구성된 그룹에서 선택된 전력에 관계된 측정을 계산하기 위해서 상기 프로세서로의 출력들을 갖는 전압 및 전류센서의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되며,
    상기 전력계기 기능은 부하관리에 사용하기 위한 부가적인 변수를 제공하는 것을 특징으로 하는 3상 부하 분배 시스템.
  31. 제10항에 있어서, 디지털 전력계기 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전기 부하의 균형을 맞추는 시스템.
  32. 제12항에 있어서, 전력소비를 특정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 n상 전원에 걸리는 전기 부하를 고르게 균형을 맞추는 방법.
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