KR20050000565A - 이중화 전원 분배반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 공급 중단 사고를 대비한 이중화전원분배반에 관한 것으로, 이중화된 입력전원을 사용하는 IDC(Internet Data Center)의 서버와 통신장비 및 의료기기 등 높은 신뢰성을 요구하는 장비의 입력전원 측에 설치하여 이중화된 전원이 안전하고 효율적으로 장비까지 도달되도록 제작된 전원공급 장치이다.

본 발명의 특징으로는 최대 5KVA용량으로써, 두께 1U(44.45mm)의 작은 크기로 되어 있어, 서버 랙의 내부 또는 상단에 설치할 수 있으며, 메인전원과 예비전원 중에서 운용자가 임의로 한 개의 전원을 선택하여 사용 할 수 있어 전원 운용이 편리해지며, 또, 정전 발생시 자동으로 다른 전원에 무순단(8ms 내외)으로 절체되어 각종 전원사고에도 출력전원은 끊기지 않도록 설계되었다.

그리고, 과전류를 비롯한 각종 전원사고 발생시에는 경보가 발생함과 동시에 표시창에 해당 사항을 표시하도록하여 운용자가 빠른 복구를 할 수 있다.

발명의 세부구성으로는 메인전원과 예비전원의 상태를 감시하는 CPU(1)와, 입력전원의 이상 유무를 관리하는 검출부(2), 자동절체를 위한 1개의 릴레이(3), 그리고 릴레이의 동작속도를 제어하여 무순단으로 절체가 가능토록 하는 제어부(4)로 이루어지며, 설치 현장의 전원사정에 따라 운영자가 사용 전원의 전압, 전류파형 등을 비교하여 절체감도와 전압범위, 복귀시간 등을 설정할 수 있게 되어 있다.

따라서, 위상차가 있는 두개의 전원을 사용하는 장소에서 메인전원의 전원공급중단 사고가 발생하면 기존의 수동스위치 방식은 예비전원으로 전환 시 무순단절체가 불가능하여 서버의 시스템 다운을 초래하였으나, 본 발명의 이중화 전원 분배반을 장착 후 사용하면 예비전원으로 무순단 절체가 가능하여 전원이 지속적으로 공급됨으로써 출력측에 연결된 서버가 다운되지 않는 것이다.

Description

이중화 전원 분배반{Dual power distribution switch}

본 발명은 두개의 교류전원을 수전 받아 그 중 양호한 1개의 전원을 출력으로 공급하는 Two Line Input 전원공급 장치에 관한 것으로, 입력전원의 전원공급중단 사고를 대비하여 이중화된 입력전원을 사용하는 서버장비와 전산실의 통신장비및 의료기기 등 높은 전원안정도를 요구하는 장비의 입력전원 측에 설치하여 두개의 입력전원중 하나의 전원에서 정전 및 이상고장으로 인한 단절사고가 발생하더라도 위상에 관계없이 다른 전원으로 무순단 절체되어 출력 측에 연결된 장비의 시스템다운과 같은 사고를 방지하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명 장비는 입력단자에 서로 다른 2개의 교류 입력 전원을 병행 수용하여도 위상에 관계없이 무순단 절체가 가능하다.

종래에는 도 4와 같이 2개의 입력전원 사이에 수동스위치 또는 STS(Static Transfer Switch)를 사용하여 절체 하였으나, 이 경우 두개의 입력전원이 같은 위상일 때만 무순단 절체가 되며, 서로 다른 위상일 경우는 16ms 정도의 절체시간이 소요되어 서버의 시스템 다운이 불가피한 실정이었다.

본 발명은, 이와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 위상이 서로 다른 2개의 입력전원을 10 ms이내로 무순단 절체를 하며, 이를 위해 입력전원에서 이상이 발생하면 CPU(1)에서 2ms이내에 이를 감지하도록 하였고, 위상과 관계없이 6ms 이내의 속도로 무순단 절체를 위해 릴레이 작동시의 구동전압을 높여 릴레이 동작시간을 단축함으로써 출력에는 지속적인 전원공급이 가능토록 하였다.

또한, 입력전원 측에 2개의 릴레이를 사용하지 않고 1개의 릴레이만을 사용하여 절체시 오동작에 따른 위험요소를 제거하였으며, 전류용량이 22.7A까지 사용 할 수 있도록 하여 대부분의 서버장비에 사용이 가능하도록 설계하였다.

도 1은, 본 발명의 내부에 장착된 회로도이다.

도 2a는, 본 발명의 평면도이다.

도 2b는, 본 발명의 정면도이다.

도 2c는, 본 발명의 후면도이다.

도 3은, 본 발명의 개략적인 구성도이다.

도 4는, 종래의 개략적인 구성도이다.

*도 1 의 주요부분에 대한 설명*

1 … C P U 2 … 검출부

3 … 릴레이 4 … 제어부

5 … 이중화 전원 분배반

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같은 것이다.

발명은 1상, 220V, 60㎐의 교류입력 조건에서 사용할 수 있으며, 도 2와 같이 일반적으로 사용하는 19인치 랙 내부에 실장이 용이하도록 1U(44.45 mm)의 슬림형 구조로 제작, 설치면적을 최소화 하였다.

아울러 전면에는 두 전원의 상태를 나타내는 램프들과 기능 설정을 위한 푸쉬버튼 및 3 자릿수를 나타낼 수 있는 표시창이 있으며 운영자의 선택에 따라 메인전원 전압표시, 예비전원 전압표시, 출력 전류표시, 부하량을 표시한다. 또한 본 발명을 사용하는 장소의 전원상태에 따라 운영자가 편리하게 사용하도록 아래와 같은 기능을 설정할 수 있게 하였다.

- 복귀시간 설정 : 1초 ~ 60초 (1초 단위설정)

- 메인전원 선택 : A 전원, B 전원, 자동

- 절체전압 범위 : 정상(±12%), 좁게(±8%), 넓게(±15%)

- 절체감도 설정 : 정상, 민감, 둔감

- 경보작동 조건 : 과부하, 입력전원 이상

또한, 본 발명은 도 3과 같이 서로 다른 위상을 가진 두개의 교류전원을 수전하여 그 중 양호한 한 개의 전원을 메인전원으로 사용하고, 또 다른 한 개의 전원을 예비전원으로 구성하여 한 개의 전원에서 정전 등 이상이 발생하여도 출력 측에는 항상 양호한 전원이 공급되도록 설계되었다.

본 발명의 장비 내부회로를 각각의 기능별로 구분하여 설명하면, 전체 시스템을 컨트롤하는 CPU(1)와 입력전원의 상태를 파악하는 검출부(2) 및 25A의 전류용량을 지닌 릴레이(3), 그리고 그 릴레이를 구동시키는 제어부(4)로 되어있다.

평소 이중화 전원 분배반(5)에 서로 다른 위상을 가진 두개의 전원이 입력되면, 각각의 전원 라인에 연결된 검출부(2)에서 해당 전원의 이상 유무를 검출하여 CPU(1)로 데이터를 보내며, CPU(1)는 그 값을 표시창에 나타내게 된다. CPU(1)는 연결된 메인전원의 전압이 AC 220V 의 ±12% 이내이고, 주파수가 60㎐의 ±5% 이내 범위에 들어가면 이상이 없는 것으로 판단, 릴레이(3)의 기본 접점을 통하여 메인전원을 출력 측에 연결한다.

출력이 정상적으로 연결되고나면 CPU(1)는 지속적으로 메인전원의 전압과 입력파형을 감시하며, 이상이 발생시엔 예비전원으로 자동절체 시킨다.

만약 이중화 전원 분배반(5)에 연결된 메인전원에서 정전 또는 파형왜곡 등 이상이 발생하면 CPU 는 2 ms이내에 이를 감지하여 제어부(4)에 릴레이 절체신호를 주게 된다. 이때 제어부는 릴레이가 6ms내외로 절체 될 수 있도록 구동 전압을 높여서 송출하며, 릴레이는 예비전원으로 접점을 옮겨 출력 측에 연결된 장비를 보호하게 된다. 또한 운영자가 인지할 수 있도록 메인전원의 표시등을 OFF 시키며, 부저를 구동하여 경보음을 송출한다.

이상이 발생하였던 메인전원이 복구되면 발명 장비의 CPU(1)는 잦은 절체를 방지하기 위하여 메인전원의 전압이 220V ±8%의 범위 이내까지 복구되기를 기다렸다가 릴레이의 접점을 복귀시키며, 이때의 절체시간은 6ms 내외로 무순단으로 이루어지고, 절체시에 릴레이에서 발생하는 스파크를 줄이기 위해 사용중인 전원의 전위가 "0"지점에서 절체를 한다.

또, 본 발명을 대량으로 설치, 사용하는 경우를 대비해 복귀시간은 운영자가 1초부터 60초까지 임의로 설정 가능토록 하여, 다수의 장비가 동시에 복귀됨으로 인하여 발생하는 충격을 분산시킬 수 있도록 하였다.

종래의 기술에서는 이중화로 구성된 두개의 입력전원 위상을 일치시켜야만 출력이 무순단으로 절체되고, 두 전원의 위상이 서로 상이한 경우에는 무순단 절체가 원칙적으로 불가능 하다는 단점이 있었으나, 본 발명에 의하면 두 전원의 위상에 관계없이 무순단 절체가 가능하여, 특히 메인전원과 예비전원이 동시에 차단되는 경우 이외에는 출력의 전원이 차단되지 않아 안전한 전원공급시스템 구축이 가능하다.

또, 두 전원을 임의로 절체할 수 있어 전원라인에 연결된 무정전전원장치 (UPS : Uninterruptible Power Supply)나 Battery 등의 대체 및 교체와 선로의 유지보수가 가능해져 운영자가 사고를 사전에 예방하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이중화로 구성된 두개의 입력전원을 8 ms내외로 무순단 절체하는 이중화 전원 분배반에 있어서,

   입력측으로 입력되는 메인전원과 예비전원의 입력전원 라인 중 메인전원 라인에서 정전이나 이상 고장 시 예비전원으로 전원이 공급되어 서버가 다운되지 않도록 구성하여,

   상기 메인전원에서 공급되는 전원을 검출하여 정전 및 이상사고에 의해 전원공급이 중단되는지 감지하는 CPU(4)와,

   상기 CPU에 의해 메인전원의 공급이 중단되면, 상기 예비 전원을 입력전원으로 전환토록 제어하는 제어부(5)와,

   상기 제어부(5)에 의해 메인전원 공급중단 시 예비전원으로 자동 변환하는 릴레이(6)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중화 전원 분배반.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 CPU(1)회로는 공급되는 입력전원을 감시하여 이상유무를 2ms이내로 검출하며, 절체시 "0"전위에서 절체토록 하는 것을 특징으로 하는 이중화 전원 분배반.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부(4)는 전류용량 23A 까지 1개의 릴레이(3)만으로 절체를 하며, 릴레이의 구동전압을 높여 6ms 내외로 절체토록 하며, 사용자가 입력전원의 상태를 설정하여 절체 동작을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 이중화 전원 분배반.