KR200253475Y1 - 복합전원공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 전원공급장치 등에 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 기존 장비의 단점을 개선하여 정전 및 운전 중에도 안정적으로 AC 및 DC 전원을 공급하여 통신의 중단 및 장애가 발생되는 일이 없도록하는 고 신뢰성의 복합 전원공급장치에 관한 것으로서, 외부로부터 입력되는 AC전원을 공급받아 정류하고 소정의 충전전압을 출력하는 하나 이상(1+n)의 직·병렬운전이 가능한 정류 및 충전부(11)와, 상기 정류 및 충전부에서 출력되는 DC전압을 인가 받아 자동충전 제어되는 축전지(12)와, 상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 직류전압으로 변환시켜 각종 기기인 송수신기(20)로 전원을 공급하는 적어도 하나 이상(1+n)의 직·병렬운전이 가능한 DC/DC 콘버터와, 상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 교류전압으로 변환시켜 통신기기 이외의 기타 기기로 출력하되, 적어도 하나 이상(1+n)의 직·병렬운전이 가능한 DC/AC 인버터와, 시스템 전체를 제어하며, 축전지를 자동적으로 충전하고 상기 각각의 유니트를 병렬운전 시키고 효율적인 에너지관리운전을 할 수 있도록 하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합전원공급장치에 관한 것이다.

Description

복합전원공급장치{Uninterrupted power supply system for compositeness system}

본 고안은 PCS(Personal Communication Service)기지국, 무인 교환국사, 중계기지국, 인터넷 사업자, DC 및 AC 전원을 사용하는 장비, 통신장치 및 통신장비 등에 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 정전시에도 비교적 장시간 동안 안정적으로 전원을 공급하여 전원이 중단되는 일이 없게 하는 복합전원공급장치에 관한 것이다.

종래의 전원공급장치는 UPS(Uninterrupted Power Supply : 무정전전원장치)와 정류기를 별도의 장치로 수용하여, 정전시 UPS는 축전지의 직류전원을 교류로 변환하여 전원을 공급하고, 정류기는 평상시 교류 입력전원을 직류변환장치와 축전지를 직·병렬 설치하여 직류를 공급하다가 정전시 축전지의 방전에 의하여 점점낮은 전압을 전원장치에 공급되도록 구성되어 있다.

이와 같은, 종래의 전원 공급장치는 예비전원으로 하는 축전지의 전압이 점차로 저하되면서 기지국의 송수신기 출력이 감소되어 서비스영역이 좁아지고, 교환기의 경우 통화품질의 저하 현상을 가지고 왔으며, 이를 보상하기 위하여 부스터 콘버터방식을 채택하여 사용하고 있다.

또한, 교류전원 입력시 축전지의 균등충전전압이 교환장비의 최대입력허용 전압을 넘어가기 때문에 축전지의 균등충전정격전압으로 충전하지 못하는 현상이 발생하여 축전지가 항상 충전부족으로 인하여 축전지의 수명이 단축되는 문제점이 있었다

종래의 전원 공급장치를 첨부된 도 1의 (가), (나), (다)를 참조하여 설명 드리자면 다음과 같다.

먼저, 도 1의 (가)에 도시된 종래의 전원 공급장치는, 정전 또는 정상적인 운용상태에서는 정류기 출력전압이 항상 일정하여 송수신기의 출력을 항상 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있으나, UPS가 대용량으로 구성되어 있어 고장시 기지국 전체의 전원기능이 마비되는 결점이 발생되어 현재는 이를 사용하지 않고 있다.

또한, 도 1의 (나)에 도시된 전원공급장치는, UPS와 정류기가 별도의 시스템으로 구성되어 있어, 2조의 축전지를 필요로 하며, AC 입력이 정전되고 일정 시간이 지나면 정류기측 축전지전압이 저하되어 송수신기의 출력이 감소되므로 기지국의 서비스 영역이 좁아지게 되는 결점이 있다.

또한, 도 1의 (다)에 도시된 전원공급장치는, 도 1의 (나)에 도시된 단점을개선하기 위한 것으로, 축전지 전압이 저하되더라도 송수신기의 DC 입력전압을 일정하게 유지하기 위하여 축전지 출력 측에 별도의 부스터콘 버터를 설치한 것으로, 도 1의 (나)에 도시된 방법보다는 개선은 되었지만 안정적인 전원공급에는 역시 결점을 가진다.

따라서, 본 고안은 각종 전원장비 등에 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 기존 장비의 단점을 개선하여 정전 및 운전 중에도 안정적으로 AC 및 DC 전원을 공급하여 전원의 중단 및 장애가 발생되는 일이 없도록 하는 고 신뢰성의 복합전원공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은, 각각의 변환장치인 유니트를 1+n의 병렬운전제어가 가능하도록 구성하여 운전 중에도 고장난 유니트를 용이하게 교체수리할 수 있도록 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식을 채택하여 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킨 복합전원공급장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 고안은 축전지를 주전원으로 설치함에 있어서, 콘버터와 인버터로 전원을 공급하기 위해 별개의 축전지를 사용하여 예비전원으로 운용하던 종래의 2개조 시스템을, 1+n개의 직·병렬운전제어가 가능한 1개조 시스템으로 모듈화시켜 콤팩트시스템으로 개량한 복합전원공급장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 축전지와 하나 이상(1+n)의 유니트, 즉 정류기 및 충전부와, DC/DC콘버터부 및 DC/AC인버터부를 동시에 통합 제어하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 의 (가)는 종래의 기술로서, 하나의 UPS에 부하가 집중된 전원공급장치를 나타내는 구성 블록도

도 1 의 (나)는 종래의 기술로서, UPS와 정류기가 별도의 시스템으로 구성된 전원공급장치를 나타내는 구성 블록도

도 1 의 (다)는 종래의 기술로서, 도 1의 (나)의 단점을 개선하기 위한 부스티콘버터를 추가하여 구성된 전원공급장치를 나타내는 구성 블록도

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 복합전원공급장치를 개략적으로 나타내는 구성 블록도

도 3은 도 2의 복합전원공급장치에 대한 보다 상세한 설명을 나타내는 구성 블록도

도 4 는 본 고안의 일실시예에 따른 복합 전원공급장치를 나타내는 시스템 구성블록도

도 5 는 본 고안에 대한 도 3의 복합 전원공급장치의 제어 유니트를 나타내는 구성 블록도

도 6 는 본 고안의 복합전원공급장치의 전체 평면도를 나타내는 구성 블록도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10. -------------------- 복합 전원공급장치

11. -------------------- 정류 및 충전부

12. -------------------- 축전지

13. -------------------- DC/DC 콘버터부

14. -------------------- DC/AC 인버터부

15. -------------------- 제어부

DCCT1, DCCT2 --------- 직류전류 검출기

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 고안은, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 복합전원공급장치를 일실시예에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

AC 전원을 입력받아 DC로 정류하고 소정의 충전전압을 출력하기 위한 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한 정류기 및 충전부와, 상기 정류기 및 충전부에서 출력되는 DC전압을 인가 받아 부하의 설비 용량비율에 따라 적정 수량으로 선정되고 직·병렬운전제어 가능한 자동 충전되는 예비 및 주전원용 축전지와, 상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 직류전압으로 변환시켜 송수신기(DC측 장비)로 출력하되, 적어도 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한 DC/DC 콘버터부와, 정전시 상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 교류전압으로 변환시켜 기타기기(AC측 장비)로 출력하고, 평상시에는, 입력되는 쌍용 교류전압을 바이패스 시켜 기지국 등의 주변운용 기기로 AC전원을 공급하도록 하는 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한DC/AC 인버터부와, 시스템전체를 제어하며, 상기 축전지를 자동적으로 충전시키고, 또한 상기 1+n개의 유니트를 효율적으로 병렬 운전이 가능하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 고품질의 복합전원공급장치로 이루어져 있다.

도 2는, 본 고안에 따른 복합전원공급장치를 개략적으로 나타내는 구성도 이며, 도 3은, 상기 도 2의 복합전원공급장치에 대한 보다 상세한 설명을 나타내기 위한 구성 블럭을 도시한 것이다.

도 2와 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 을 참조하여, 본 고안에 따른 기술적인 구성및 동작 기능을 설명하고자 한다.

먼저 도 3에 의하면, 본 고안의 복합전원공급장치(10)는, 정류기 및 충전부(11), 예비 및 주전원용 축전지(12), DC/DC콘버터부(13), DC/AC인 버터부(14), 제어부(15) 등을 포함하여 구성되어 있다.

상기, 정류기 및 충전부(11)는, 3상 220V 또는 380V AC전원을 입력받아 DC로 정류하고 소정의 충전전압을 출력하기 위한 하나 이상(1+n)의 유니트(11a...11n)로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능하도록 되어 있다.

다시 말해서, 상기, 정류기 및 충전부(11)를 1+n개의 유니트로 구성하여 직·병렬운전제어방식을 채택한 것은, 첫째, 상기 축전지(12)의 출력단자에 접속된 DC/DC콘버터(13) 및 DC/AC인버터(14)가 분담하는 부하설비용량에 따라 상기 유니트를 1+n개로 직렬로 추가 접속하여 부하증설에 대응할 수 있도록 하며, 둘째, 외부요인이나 내부 충격전압 등 원인에 의하여 일측의 유니트가 고장시 타측의 유니트가 그 기능을 대신하도록 병렬접속제어되도록 하되, 또한 운전 중에라도 고장난 유니트를 사용자가 용이하게 교체 수리할 수 있도록 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식으로 구성되어 있다.

상기, 예비 및 주전원용 축전지(12)는, 상기 정류기 및 충전부(11)의 유니트에서 출력되는 DC전압을 인가 받아 부하의 설비 용량비율에 따라 적정 수량으로 선정되고 직·병렬운전이 가능하도록 상기 제어부(15)에 의해 자동적으로 충전되며, 평상 및 정전시를 대비하여 상기 DC/DC콘버터부(13)와 상기 DC/AC인버터부(14)로 각각 소정의 직류전압을 순단없이 안정적으로 공급하도록 설비되어 있다.

즉, 평상시에는, 상기 정류 및 충전부(11)에 의해 상기 축전지(12)가 항상 최적의 충전상태를 유지하여 DC/DC콘버터부(13)로만 소정의 DC전압을 지속적으로 공급하고, 정전시에는, 상기 DC/DC콘버터부(13) 및 DC/AC인버터부(14)로 소정의 DC전압을 순단없이 안정적으로 공급하도록 설비되는 것을 특징으로 한다.

상기, DC/DC콘버터부(13)는, 상기 예비전원 축전지(12)로부터 출력되는 소정의 DC전압을 인가 받아 소정레벨의 직류전압으로 변환시켜 송수신기 또는 교환기 등의 DC측 장비(20)로 출력하되, 적어도 하나 이상(1+n)의 유니트(13a...13n)로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 하나 이상(1+n)의 유니트(13a...13n)를 소형 모듈화하여 직·병렬 운전되게 실장함으로써, 복합전원공급장치의 시스템을 소형화하고, 운전 중에도 어떤 고장원인으로 일측의 유니트에 고장이 발생하더라도 타측의 유니트에 고장영향을 주지 않으면서도 타측의 유니트로 하여금 DC/DC콘버터 본래의 기능을 대신하도록 하고, 또한 고장난 유니트는 수리를 위해 운전 중이라도 교체가 용이한 핫 플러그인(Hot Plug-in) 방식을 채택하여 구성되어 있다.

또한, 상기 DC/DC인버터부(13)를 직·병렬운전제어 하도록 한 것은 상기 정류기 및 충전부(11)의 직·병렬운전제어와 같이 부하증설이나 고장에 대비하여 순단 없이 안정적으로 전원을 공급하기 위함이다.

이러한 직·병렬운전제어방식은 본원 발명의 DC/AC인버터부(14)에도 동일하게 적응되는 것으로 구성된다.

상기 DC/AC인버터부(14)는, 적어도 하나 이상(1+n)의 유니트(14a...14n)를소형화 모듈(Module)로 실장하여 AC 110V/220V 정격 교류전압이 기타 기기인 AC측 장비(30)로 출력하도록 구성되어 있다.

이러한 DC/AC인버터(14)의 동작 기능은, 상기 제어부(15)의 제어하에 정전시에는, 상기 축전지(12)로부터 출력되는 소정의 DC전압을 인가 받아 소정레벨의 교류전압으로 변환시켜 기타 기기인 AC측 장비로 출력하고, 또한 평상시에는, 입력되는 상용 교류전압을 바이패스(By Pass) 시켜 기지국 등의 주변운용 기기로 AC전원으로 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 DC/AC인버터부(14)는, 소형 모듈화하여 핫-플러그인(Hot Plug-in) 방식으로 실장 되는 것을 원칙으로 하며, 부하변동에 따른 유니트 증설이나 기종변경 및 고장 발생시 교체가 용이하도록 구성되어 있으며, 그 예시로, 운전 중에 사고가 발생하면 유니트 내에 고장 여부를 상기 제어부(15)가 체크하여 고장난 유니트를 오프하고 타측의 유니트로 하여금 인버터의 고유 기능을 대신하도록 신속하게 절환시킬 수 있도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 DC/DC콘버터(13)는, 고주파 변환방식을 가지며, 콘버터 입력단에는 돌입전류 방지회로 및 EMI(electro-magnetic interference)필터회로가 내장되어 있다.

또한, 과전압 출력시 자체보호회로에 의해 출력전압을 차단하는 보호기능과, 장애를 제거하는 ON/OFF스위치에 의하여 재 기동되는 리셋기능과, 과전류 보호 수하기능 및 정전 후 복귀시 돌입전류를 방지할 수 있는 소프트스타트 기능 등을 포함하며,

더불어, 본 고안에서는 별도로 언급하지 않더라도 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 유니트 전체에 상기 DC/DC콘버터(13)의 보호기능과 유사한 보호기능을 포함하는 것은 당업분야에서 자명한 사실이며, 이러한 보호 기능은 상기 제어부(15) 및 사용자 키 입력에 의해 제어된다.

상기 복합전원공급장치(10) 내에 내장된 제어부(15)는, 쌍방향 통신이 가능한 RS-485 통신포트(C11),(C13), (C14)을 구비하고 있다.

아래 그림 1를 참조하면, RS-485는 평형형 인터페이스 규격이다. 평형형이라는 것은, 회로의 왕복이 완전히 대칭 되어 있고 쌍방향통신이 가능한 것을 말하며, 불평형이라는 것은, 회로의 왕복이 대칭이 되어 있지 않는 것을 말하는데 RS-232와 같은 경우로, 이는, 외부 인터페이스에 의해 단방향통신만 가능한 것으로 신호선이 한쪽으로 접지 되어 있기 때문에 대칭이라 할 수 없다. 그것에 비해서 평형형은, 회로의 왕복선이 어느 쪽도 접지 되어 있지 않고, 접지에 대해서 대칭적으로 되어 있다.

결론적으로 말하면, 평형형은 불평형보다 우수하다고 말할 수 있다.

또 전원이 +5[V] 단일 전원이라는 점도 우수하다. RS-485용의 드라이버 및 리시버 칩으로는 TI사의 SN65176을 사용한다.

RS-485처럼 Differential bus transceiver인 경우는 케이블을 완전히 차폐되어 있는 것을 사용하면 에러 없이 데이터를 4Km까지 전송시킬수 있다.

이와 같이, 본 고안의 복합전원공급장치에서는, 상기 정류 및 충전부(11) 및 축전지(12)와, 상기 DC/DC 콘버터부(13) 및 DC/AC 인버터부(14) 등의 각각의 유니트를 동시에 제어하기 위해서는 쌍방향통신이 가능한 RS-485가 탑재된 제어부(15)를 구비하였다.

이는, 상기 각각의 유니트에 대한 각종 데이터정보(전압, 전류, 및 제어신호등)를 검출 연산처리하여 ON/OFF제어하고, 운용에 필요한 전압·전류값을 전송하여 최적의 운전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같이, 구성된 제어부(15)의 동작 기능을 상세히 살펴보면, 정류 및 충전부(11)는, DCCT2(축전지 1차측)를 통하여 상기 축전지(12)에 연결되고 DCCT2에서 검출된 충전 전류값은 상기 제어부(15)에 보내지고, 제어부(15)에서 최적의 부동, 균등충전 모드운전을 결정하며, 또한, DCCT1(축전지 2차측) 전류값과 상기 DCCT2의 전류값을 비교 판단하여 최적의 정류 및 충전부(11)의 운전 캐패시티를 결정하고, 이를 제어신호(C11)를 통하여 축전지를 최적충전이 되게 하며, 또한 효율적인 에너지절약운전 및 병렬운전을 하도록 한다.

아래 도시 예와 같이, 본 고안의 병렬운전과 에너지절약 운전면에서 보다 상세하게 설명하자면, 병렬 운전시 각 유니트 용량의 95%를 초과하지 않는 범위 내에서 운전중인 유니트의 최하위 순번부터 15분 간격으로 자동정지하여 휴지상태로 되고, 나머지 동작중인 유니트들은 균등하게 부하전류를 분담하도록 되어 있다.

이와 같이, 부하전류를 분담하도록 한 것은, 고장에 의한 유니트의 정지로 인하여 운전 가능한 유니트의 부하 분담률이 95%를 초과할 경우에 대비하기 위함이다. 또한 병렬 운전시 부하전류가 증가하여 유니트의 출력전류가 95% 이상으로 증가할 경우, 휴지 상태의 정류기들은 15초 간격으로 자동 재 기동되어 다른 유니트와 균등하게 부하를 분담하도록 구성하였으며,

또한, 운전 중인 일측의 유니트에 장애가 발생하였을 경우에는, 운전가능한 타측의 유니트로 자동 연결되도록 구성되어 있다.

한편, 에너지관리운전 상태에서 제어되는 유니트들은, 매일 24시에 운전중인 최상위 순위의 유니트와 휴지중인 최상위 순위의 유니트가 교대운전을 실시하여 모든 유니트의 운전시간을 평준화하여야 하며, 순차적 교대 운전시 고장난 유니트가 있을 경우 운전 가능한 차상의 유니트로 하여금 자동교대운전 되도록 하였다.

예시로, 100A 유니트가 10대 병렬 운전중 총부하 전류가 500A일 경우 운전되는 유니트는 6대로서 약83A식 부하분담이 이루어져야 하며 금일 운전된 유니트가 #1에서 #6번까지 되었으면 금일 자정을 기하여 운전되는 유니트는 #2에서 #7번까지 운전되어야 하며, 만일, #7번 유니트에 이상이 있을 시 #8번으로 운전이 이루어진다.

이때, 최적으로 충전된 상기 축전지(12)의 전압이 DC/DC 콘버터부(13)와, DC/AC 인버터부(14)에 공급된다.

또한, 상기 제어부(15)는, DC/DC 콘버터(13)와 DC/AC 인버터부(14)간에 쌍방향 통신하여 DC/DC 콘버터부의 각 유니트(13a)...(13n) 및 DC/AC 인버터부의 각 유니트(14a)...(14n)의 전류·전압값을 비교 판단하여 DC/DC 콘버터부(13)와 DC/AC 인버터부(14)의 전체 유니트에 대한 운전대수를 결정하여 효율적인 에너지관리운전을 수행하도록 한다.

또한, 상기 제어부(15)는, 교류 입력전원의 정전여부를 감지하여 상기 예비전원 축전지(12)로 하여금 상기 DC/DC 콘버터부(13) 및 DC/AC인버터부(14)로 소정의 직류전압을 자동적으로 출력하도록 제어한다.

특히, 본 고안에 있어서는 교류입력의 정전시 불평형 부하에 의한 축전지(12)의 전압이 저하되더라도 복수개의 DC/DC콘버터 유니트(13a)...(13n)와, 복수개의 DC/AC 인버터 유니트(14a)...(14n)로 하여금 최적의 부하분담에 의하여 정격전압으로 변환 제어되어 부하측의 장비 및 기타운용 기기에 전원을 장시간 동안 안정적으로 공급할 수 있도록 축전지가 설계되어 있다.

또한, 본 고안은 상기 축전지(12)를 설치함에 있어서도, 변환장치 및 정류기와 축전지를 각각의 별개로 접속 설치하여 2개조 시스템으로 운용하던 종래의 방식을, 하나의 전원공급장치 내에 설치된 축전지 출력단자에 각각의 유니트 입력측 단자를 통합하여 1개조 시스템으로 콤팩트화 하여 개량한 복합전원공급장치를 특징으로 한다.

여기서, 기존의 전원공급장치와 본 고안의 복합전원공급장치간의 특성을 비교하면 다음 표와 같다.

상기 비교표를 참조하여, 설명하자면, 도 1의 (가)에 도시된 종래의 전원공급장치는, 정전 또는 정상적인 운용상태에서는 정류기 출력전압이 항상 일정하여 송수신기의 출력을 항상 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있으므로 DC출력 전압의 안정도가 우수하고, 유지보수가 쉽고, 축전지도 대용량으로 1조로 운용할 수 있으나, UPS용량 선정시 총 부하용량을 100%(송. 수신부 전력 : 70%, 기타 운용 기기의 전력 : 30%)일 경우, UPS가 100%의 전력을 정류기와 기타 운용 기기로 공급할 수 있는 대용량으로 구성되어야 하므로, 전력변환 효율이 낮아서 비실용적이며, 설치면적은 UPS와, 축전지가 대용량이므로 넓은 공간을 차지하며, 또한 고장시 기지국 전체의 통신기능이 마비되는 결점이 발생되어 현재는 이를 사용하지 않고 있다.

또한, 도 1의 (나)에 도시된 전원공급장치는, UPS와 정류기가 별도의 시스템으로 구성되어 있어, UPS용량 선정시, 총부하 용량을 100%(송·수신부 전력 : 70%, 기타 운용 기기의 전력 : 30%)일 경우, UPS의 산정은 적은 용량으로도 가능하고, 전력변환 효율도 높으나, 2조의 소용량 축전지를 필요로 하며, 정류기와, UPS, 축전지 2개조를 관리하여야 하므로 유지보수가 용이하지 못하며, 설치 면적도 넓은 공간을 차지하며, 또한 DC출력의 안정도는 AC입력이 정전되고 일정 시간이 지나면 정류기측 축전지 전압이 저하되어 송수신기의 출력이 감소되며, AC입력의 입전시에는 축전지의 충전으로 인하여 DC 출력의 안정도가 상승되므로 출력전압이 불안정하므로, 기지국의 서비스 영역이 좁아지게 되는 결점이 있다.

또한, 도 1의 (다)에 도시된 전원공급장치는, 도1의 (나)에 도시된 단점을 개선하기 위하여, 축전지 전압이 저하되더라도 송수신기의 DC 입력전압을 일정하게 유지하기 위하여 축전지 출력에 부스터콘버터를 설치한 것으로, UPS 용량 선정 시 총 부하용량을 100%(송·수신부 전력 : 70%, 기타 운용기기의 전력 : 30%)일 경우, UPS의 산정은 적은 용량으로도 가능하고, 2조의 소용량 축전지를 필요로 하며, 정류기와, UPS, 부스터콘버터 및 축전지 2조를 관리하여야 하므로 유지보수가 아주용이하지 못하며, 전력변환 효율도 낮으며, 설치 면적도 아주 넓은 공간을 차지하며, 또한 DC출력의 안정도는 AC 입력이 정전되고 일정 시간이 지나면 정류기 측 축전지 전압이 저하되면 부스터 콘버터에서 전압을 보상하여 주는 방식이나, DC출력의 안정도가 정전 및 충전 시 출력전압이 불안정하며, 도 1의 (나)에 도시된 방법보다는 개선되었지만 안정적인 전원공급에는 결점을 가진다.

반면에, 본 고안은 기존의 전원공급장치가 가지는 장점을 그대로 간직한 채 단점을 크게 보완 개선시켜 효율적인 에너지 관리운전 및 유지보수가 용이하도록 하였으며, 특히, 시스템 전체를 콤팩트화 하여 설치면적 및 설치비용을 줄이고, 부하변동에 따라 유니트의 교체만으로도 별도의 기기 구입 없이 쉽게 업데이트 할 수 있도록 각각의 유니트를 하나 이상(1+n)의 직·병렬운전회로를 구성하였다.

또한, 기기간의 쌍방향 통신이 가능한 RSC-485를 탑재한 제어부로 하여금 각각의 유니트를 동시에 제어하도록 하여 정전 및 부하변동이나 각 유니트의 고장에 신속·정확하게 대응하도록 함으로써, 전원공급장치의 고 신뢰성 및 고품질화를 추구하였다.

이와 같이, 본 발명의 복합전원공급장치는, 종래의 전원공급장치와 달리 예비 및 주전원용 축전지(12)를 상기 정류기 및 충전부(11)와 DC/DC콘버터부(13) 및 DC/AC인버터(14) 사이에 설치함으로써, 상기 정류기 및 충전부(11)에 의하여 상기 축전지(12)가 자체 방전에도 불구하고 항상 최적의 충전상태를 유지하여 DC/DC 콘버터부를 지나면서 맥류성분이 거의영(Zero)에 가깝게 정류된 직류전류가 순단없이 공급될 뿐만 아니라 정전시에는, DC/AC인버터부(14)로 최적의 DC전압을 오래 동안공급할 수가 있다. 또한 상기 제어부(15)의 제어하에 각종 보호기능에 의하여 부하변동에 따른 전압 변동률을 현저하게 줄여 에너지를 절약하고 안정적인 직류전압을 공급하게 된다.

또한, 본 고안의 기술적 사상은, 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 고안의 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 고안의 복합전원공급장치는, 현존하는 전력변환방식을 보면 AC에서 DC로, DC에서 DC로 또는 DC에서 AC로 어떠한 형태의 변환일지라도 약90% 이상이 통상 P.W.M(pulse width modulation)방식이 사용되고 있으며, 여기에 사용목적에 따라 제어회로의 구성으로 할 수 있다.

이상과 같이, 본 고안은 종래의 전원공급장치처럼 정전 등에 의하여 교류 입력전원이 차단되면 예비전원으로 하는 축전지방식에 의하여 직류가 단순 공급되는 방식과는 달리, 항상 최적으로 충전된 축전지의 전원을 주 공급 전원으로 하여 콘버터나 인버터가 항상 정격전압으로 변환하여 공급하게 됨으로써, 종래에 비하여 장시간 동안 안정적으로 송수신기 및 기타 운용 기기에 정격전압을 출력할 수 있게 하였으며, 또한 각각의 유니트마다 하나 이상(1+n)의 직·병렬운전제어방식을 채택하여 효율적인 에너지관리운전이 가능하도록 하여 시스템의 고 신뢰성을 더욱 향상 시켰다. 또한, 종래의 변환장치 및 축전지를 2개조 시스템에서 하나의 통합된 1개조 시스템으로 구성함으로써, 장치 전체를 소형화하고 제작설치비용을 절감할 수 있도록 하였다.

Claims (7)

1. 외부로부터 입력되는 소정의 상용 교류전압을 입력받아 정류 및 충전변환 제어되는 복합전원공급장치에 있어서,

   상기 전원장치는, AC 전원을 입력받아 DC로 정류하고 소정의 충전전압을 출력하기 위한 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한 정류기 및 충전부와,

   상기 정류기 및 충전부에서 출력되는 DC전압을 인가 받아 부하의 설비 용량비율에 따라 적정 수량으로 선정되고 직·병렬운전제어 가능한 자동충전되는 예비 및 주전원용 축전지와,

   상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 직류전압으로 변환시켜 DC측 기기 및 장비로 출력하되, 적어도 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한 DC/DC 콘버터부와,

   정전시, 상기 축전지로부터 출력되는 전압을 인가 받아 소정레벨의 교류전압으로 변환시켜 AC측 기기 및 장비로 출력하고, 평상시에는, 입력되는 상용 교류전압을 바이패스(By Pass) 시켜 기지국 등의 주변운용 기기로 AC전원을 공급하도록 하는 하나 이상(1+n)의 유니트로 이루어진 직·병렬운전제어가 가능한 DC/AC 인버터부와,

   시스템전체를 제어하며, 상기 축전지를 자동적으로 충전시키고, 또한 상기 하나 이상(1+n)의 유니트를 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식을 채택하여 효율적인 직·병렬운전이 가능하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합전원공급장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 복합전원공급장치는, 예비 및 주전원용 축전지를 상기 정류 및 충전부와 상기 DC/DC콘버터부 및 DC/AC인버터부 사이에 설치하여 제어부와 유니트간에 쌍방향통신이 가능한 RS-485에 의해 동시변환 제어시킬 수 있는 구성을 더 포함하여 특징으로 하는 복합전원공급장치
3. 제 2항에 있어서, 상기 복합전원공급장치는, 축전지를 설치함에 있어, DC/DC 콘버터부와, DC/AC 인버터부로 전원을 공급하기 위해 별개의 축전지를 사용하여 예비전원으로 운용하던 종래의 2개조 시스템을 1+n개의 직·병렬운전제어가 가능한 1개조 시스템으로 모듈화시켜 구성된 것을 더 포함하여 특징으로 하는 복합전원공급장치
4. 제 3항에 있어서, 상기 복합전원공급장치의 각 유니트는, 제어부 및 사용자 키 입력에 의해 제어되는 자체보호회로를 더 포함하여 특징으로 하는 복합전원공급장치
5. 제 1항에 있어서, 상기 DC/DC 콘버터부는, 하나 이상(1+n)의 DC/DC유니트(13a...13n)로 구비하고 직·병렬운전제어가 가능하며, 소형 모듈화시켜 운전 중에라도 어떤 고장원인으로 일측의 유니트에 고장이 발생하더라도 타측의 유니트에 전혀 영향을 주지 않으면서도 타측의 유니트(1+n)로 하여금 콘버터 본래의 기능을 대신하도록 하고,

   또한 고장난 일측의 유니트는 운전 중에라도 수리를 위해 교체가 용이하도록 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식을 채택하여 상기 복합전원공급장치 내에 실장되는 것을 더 포함하여 특징으로 하는 복합전원공급장치
6. 제 1항에 있어서, 상기 DC/AC 인버터부는, 하나 이상(1+n)의 DC/DC유니트(13a...13n)를 구비하고 직·병렬운전제어가 가능하며, 소형 모듈화시켜 운전 중에도 어떤 고장원인으로 일측의 유니트에 고장이 발생하더라도 타측의 유니트에 전혀 영향을 주지 않으면서도 타측의 유니트(1+n)로 하여금 인버터 본래의 기능을 대신하도록 하며,

   또한, 평상시에는, 상응전원인 AC전원을 바이패스(By Pass) 시키고, 정전시에는 소정의 축전지의 전압을 입력하여 변환 제어되어 AC 110V/220V를 출력하는 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식의 유니트 구조를 갖고 상기 복합전원공급장치 내에 실장되는 것을 더 포함하여 특징으로 하는 복합전원공급장치
7. 제 1항에 있어서, 상기 유니트를 1+n개로 구성하여 직·병렬운전제어하도록 한 것은, 상기 축전지의 출력단자에 접속된 DC/DC콘버터부 및 DC/AC인버터부가 분담하는 부하설비용량에 따라 상기 정류기 및 충전부를 하나 이상(1+n)의 직렬로 추파 접속하여 부하증설에 대응할 수 있도록 하며,

   또한 외부요인이나 내부 충격전압 등 원인에 의하여 일측의 유니트고장시 타측의 유니트가 그 기능을 대신하도록 병렬운전 제어되도록 하되, 또한 운전 중에라도 고장난 유니트를 사용자가 용이하게 교체 수리할 수 있도록 핫 플러그인(Hot Plug-in)방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 복합전원공급장치