KR20060114087A

KR20060114087A - 전력 제어 장치

Info

Publication number: KR20060114087A
Application number: KR1020050035209A
Authority: KR
Inventors: 최진영
Original assignee: 최진영
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-06

Abstract

본 발명은 전력 제어 기술에 관한 것이다.

이 같은 본 발명은, 전력 생산은 물론 그 생산된 전력의 효율적으로 사용이 가능한 전력 제어장치를 구성함으로써, 자연에너지를 전기에너지로 변환하여 전력이 생산하는 발전기의 발전 효율을 높임은 물론, 생산된 전력을 사용시 이의 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 등 전력의 생산과 소비를 효율적으로 관리 제어할 수 있도록 하는 전력 제어장치를 제공한다.

전력, 자연에너지, 전기에너지, 발전기, 스위칭부

Description

전력 제어 장치{Electric power control device}

도 1은 본 발명의 일실시예로 전력제어장치의 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예로 발전제어수단의 상세 블럭도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 소비전력 제어수단의 상세 블럭도.

도 4는 본 발명의 일실시예로 전력생산을 위한 기준 레벨 도표.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100; 부하기기 101; 작동키이부

200; 전압변환부 300; 발전기

400; 발전제어수단 500; 소비전력 제어수단

10; 감지부 20; 제 1 콘트롤러

30; 구동전류 출력부 40; 전원출력부

41; 메인전원라인 50; 스위칭부

60; 제 2 콘트롤러 L1,L2,…,Ln; 병렬전원라인

S1,S2,…,Sn; 스위치

본 발명은 전력 제어 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력이나 조력 또는 태양열과 같은 자연에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 통해 전력을 생산시 전력 생산 효율을 높임은 물론, 생산된 전력의 사용시 이의 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 전력 제어 장치에 관한 것이다.

주지된 바와같이, 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 상기한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 량의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 수력발전, 화력발전, 원자력발전과 같은 일반적인 발전방법보다는 석유, 석탄자원이 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되며, 상기와 같이 석유와 석탄 자원이 필요없는 발전 방법으로는 태양열을 이용한 발전, 파력 발전, 조력 발전, 풍력 발전 등 다양하다.

그러나, 상기와 같이 태양열을 이용한 발전과 파력발전 및 조력 발전 또는 풍력 발전은 그 설치가 간단하게 이루어지는 이점과 함께 별도의 폐기물이 발생되지 않는 이점은 있는 반면, 자연 환경 변화에 민감하여 전력 생산이 일정하게 이루어지지 못하는 단점이 있다.

즉, 종래 자연에너지를 이용한 발전설비는 자연에너지의 변화량에 따라 전력을 생산하는 것이 아니라, 정해진 발전기의 용량에 맞게 전력을 생산하는 것으로, 이는 발전기의 용량을 초과하는 자연에너지가 발생할 경우 초과된 부분의 자연에너지를 수용하지 못하고 그대로 흘려 보내는 단점이 있고, 반대로 발전기의 용량에 미치지 못하는 적은양의 자연에너지가 발생할 경우에는 발전기를 통한 전력 생산이 전혀 이루어지지 못하는 단점을 가지고 있었다.

또한, 종래에는 상기와 같이 생산된 전력을 사용하는 부하기기의 경우, 상기 부하기기의 동작이 오프될 때 부하기기내의 모터로 전류가 인가되면서 불필요한 전력이 소비되는 등 전력의 생산 및 사용에 대한 제어가 효율적으로 관리되지는 않았다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은, 전력 생산은 물론 그 생산된 전력의 효율적으로 사용이 가능한 전력 제어장치를 구성함으로써, 자연에너지를 전기에너지로 변환하여 전력이 생산하는 발전기의 발전 효율을 높임은 물론, 생산된 전력을 사용시 이의 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 등 전력의 생산과 소비를 효율적으로 관리 제어할 수 있도록 하는 전력 제어장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예로 전력제어장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예로 발전제어수단의 상세 블럭도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예로 소비전력 제어수단의 상세 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예로 전력생산을 위한 기준 레벨 도표도 이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와같이, 작동키이부(101)에 의해 동작하는 부하 기기(100)로 전력 공급이 이루어지도록 전압변환부(200)와 발전기(300)를 포함하면서 자연에너지를 전기에너지로 변환하여 전력장치를 구성함에 있어서,

상기 자연에너지의 변화량에 따라 발전기(300)의 전력 생산을 제어하는 발전 제어수단(400);

상기 발전제어수단(400)에 의해 제어된 전력이 부하기기(100)로 공급시 그 전력의 소비량을 제어하는 소비전력 제어수단(500); 으로 구성함을 특징으로 한다.

다른 일면에 따라, 상기 발전제어수단(400)은,

자연에너지의 변화량을 감지하는 감지부(10);

상기 감지된 자연에너지의 변화량에 따라 발전기(300)의 발전효율을 높이기 위한 제어신호를 출력하는 제 1 콘트롤러(20);

상기의 제어신호에 따라 구동전류가 가변되고, 상기 가변된 구동전류를 상기 전압변환부(200)로 인가하는 구동전류 출력부(30); 를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 감지부(10)는,

풍력에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 풍속센서인 것을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 감지부(10)는,

태양열에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 집열센서인 것을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 감지부(10)는,

조력에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 유속센서인 것을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 제 1 콘트롤러(20)는,

감지부(10)에 의해 감지된 자연에너지의 변화량이 작을 때 전압변환부(200)로 낮은 구동전류를 인가되고, 자연에너지의 변화량이 클 때 그에 상응하는 높은 구동전류를 전압변환부(200)로 인가하기 위한 제어신호를 출력하는 구동전류 출력레벨 조절용의 프로그램 처리부를 탑재 구성함을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 소비전력 제어수단(500)은,

작동키이부(101)의 온/오프신호에 따라 부하기기(100)로의 전력 공급여부를 결정하도록 상기 발전제어수단(400)과 메인전원라인(41)으로 연결되는 전원출력부(40)를 포함하되,

상기 전원출력부(40)와 발전제어수단(400)의 사이에는 부하기기(100)의 소비전력 절감을 위한 스위칭부(50)를 구성하고,

상기 스위칭부(50)는 작동키이부(101)의 오프신호에 따라 구동하는 제 2 콘트롤러(60)에 의해 제어되도록 구성함을 특징으로 한다.

또 다른 일면에 따라, 상기 스위칭부(50)는,

전원출력부(40)와 메인전원라인(41)의 사이에 병렬로 다단 접속되는 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln),

상기 다단의 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln)상에 각각 구비되어 상기 다단 벙렬전원라인(L1,L2,…,Ln)의 병렬 접속 상태를 온/오프시키는 스위치(S1,S2,…,Sn)를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 풍력이나 조력 또는 태양열과 같은 자연에너지의 변화량 즉, 바람이 약하게 불거나, 조수간만의 차이에 의한 유속이 느리거나 또는 태양열의 집열이 낮은 상태로서 도 4에서와 같이 발전기(300)의 전력 생산을 위한 기준레벨(P7)보다 낮은 레벨(P1∼P6)인 경우, 상기 자연에너지의 변화량은 발전제어수단(400)에 포함되는 풍속센서, 유속센서, 집열센서 등의 감지부(10)로부터 감지된 후 제 1 콘트롤러(20)에 전달된다.

이때, 상기 제 1 콘트롤러(20)는 상기의 감지신호로부터 구동전류 출력부(30)로 자연에너지의 변화량에 대응하는 낮은 레벨의 구동전류가 발생될 수 있는 제어신호를 출력하는 바,

상기 구동전류 출력부(30)는 상기 발전기(300)를 통한 전력 생산을 위해 전압변환부(200)로 자연에너지의 변화량에 대응하는 낮은 레벨의 구동전류를 인가하게 된다.

그러면, 상기 전압변환부(200)는 인가되는 낮은 레벨의 구동전류로부터 변화량이 적은 자연에너지를 전기에너지로 변환한 후 이를 발전기(300)로 공급함으로써, 상기 발전기(300)에 의한 전력 생산은 차질없이 진행될 수 있게 된다.

반면, 풍력이나 조력 또는 태양열과 같은 자연에너지의 변화량 즉, 바람이 강하게 불거나, 조수간만의 차이에 의한 유속이 빠르거나 또는 태양열의 집열이 높 은 상태로서 도 4에서와 같이 발전기(300)의 전력 생산을 위한 기준레벨(P7)보다 높은 레벨(P8∼P14)인 경우, 상기 자연에너지의 변화량은 풍속센서, 유속센서, 집열센서 등의 감지부(10)로부터 감지된 후 제 1 콘트롤러(20)에 전달된다.

이때, 상기 제 1 콘트롤러(20)는 상기의 감지신호로부터 구동전류 출력부(30)로 자연에너지의 변화량에 대응하는 높은 레벨의 구동전류가 발생될 수 있는 제어신호를 출력하는 바,

상기 구동전류 출력부(30)는 상기 발전기(300)를 통한 전력 생산을 위해 전압변환부(200)로 자연에너지의 변화량에 대응하는 높은 레벨의 구동전류를 인가하게 된다.

그러면, 상기 전압변환부(200)는 인가되는 높은 레벨의 구동전류로부터 자연에너지의 변화량이 크게 발생하더라도, 상기 변화량이 큰 자연에너지를 모두 수용한 후 이를 전기에너지로 변환시켜 발전기(300)로 공급함으로써, 상기 발전기(300)에 의한 전력 생산은 차질없이 진행될 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 발전기(300)를 통해 전력 생산이 이루어진 상태에서, 상기의 전력을 가전제품으로 이루어진 부하기기(100)로 공급하기 위해 상기 부하기기(100)의 전원플러그(도면에는 도시하지 않음)를 전원콘센트(도면에는 도시하지 않음)에 꽂는다.

그리고, 상기 부하기기(100)의 작동키이부(101)를 통해 온의 신호를 상기 부하기기(100)로 출력하면, 상기 부하기기(100)에는 메인전원라인(41)과 전원출력부(40)를 통해 생산이 이루어진 전력이 공급되면서 그 동작이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 부하기기(100)의 전원플러그가 전원콘센트에 꽂아진 상태에서 작업자(또는 사용자)가 작동키이부(101)를 통해 상기 부하기기(100)의 동작을 오프시키는 경우, 상기 작동키이부(101)의 오프신호는 소비전력 제어수단(500)에 포함되는 제 2 콘트롤러(60)에 전달되는 바,

상기 제 2 콘트롤러(60)는 메인전원라인(41)에 다단으로 병렬 접속된 스위칭부(50)의 접속상태를 제어하는 신호를 출력하여 상기 부하기기(100)의 소비전력을 낮추도록 하였다.

즉, 상기 스위칭부(50)는 전원출력부(40)와 메인전원라인(41)의 사이에 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln)이 병렬로 다단 접속되어 있고, 상기 다단의 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln)상에는 각각 온/오프 기능의 스위치(S1,S2,…,Sn)가 구비되는 바,

상기 제 2 콘트롤러(60)로부터 온의 제어신호가 출력됨과 동시에, 상기 스위치(S1,S2,…,Sn)의 온의 스위칭이 이루어지면서, 상기 발전제어수단(400)과 전원출력부(40)는 서로 메인전원라인(41)은 물론 다단의 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln)을 통해 병렬의 접속상태를 유지하게 된다.

그러면, 상기 부하기기(100)로 흐르는 전류량은 줄어들게 되고, 이에따라 상기 부하기기(100)가 동작하지 않은 상태에서 이루어지는 전력 소모량은 최소화될 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 자연에너지의 변화량에 적절하게 대응하는 발전제어수단(400)을 통해 발전기(300)에서 필요로 하는 전력을 생산하고 그 생산된 전력을 동작 대 기중인 부하기기(100)로 하나의 메인전원라인(41)을 통해 공급하고 있는 상태에서, 상기 부하기기(100)의 동작이 오프될 때 메인전원라인(41)을 다단의 병렬전원라인(L1,L2,…,Ln)과 병렬로 접속시켜, 상기 부하기기(100)에서의 전력 소모량을 최소화시키는데 그 특징이 있는 것이다.

여기서, 본 발명의 일실시예에서는 발전제어수단(400)의 제어를 받는 발전기(300)가 소정규모의 전력을 생산할 때 그 생산된 전력을 바로 부하기기(100)로 공급하는 동작흐름으로 설명하였지만, 상기의 전력을 규모가 큰 산업현장으로 공급하여 사용할 수도 있으며, 이를 위해 상기 발전제어수단(400)과 소비전력 제어수단(500)의 사이에는 송전선으로 연결되는 변전소와 같은 전력중계장치(도면에는 도시하지 않음)를 구비하면 되고, 이하 본 발명의 일실시예에서 그 작용이 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 전력 생산은 물론 그 생산된 전력의 효율적으로 사용이 가능한 전력 제어장치를 구성함으로써, 자연에너지를 전기에너지로 변환하여 전력이 생산하는 발전기의 발전 효율을 높임은 물론, 생산된 전력을 사용시 이의 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 등 전력의 생산과 소비를 효율적으로 관리 제어하는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그 와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims

작동키이부에 의해 동작하는 부하기기로 전력 공급이 이루어지도록 전압변환부와 발전기를 포함하면서 자연에너지를 전기에너지로 변환하여 전력장치를 구성함에 있어서,

상기 자연에너지의 변화량에 따라 발전기의 전력 생산을 제어하는 발전 제어수단;

상기 발전제어수단에 의해 제어된 전력이 부하기기로 공급시 그 전력의 소비량을 제어하는 소비전력 제어수단; 으로 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 발전제어수단은,

자연에너지의 변화량을 감지하는 감지부;

상기 감지된 자연에너지의 변화량에 따라 발전기의 발전효율을 높이기 위한 제어신호를 출력하는 제 1 콘트롤러;

상기의 제어신호에 따라 구동전류가 가변되고, 상기 가변된 구동전류를 상기 전압변환부로 인가하는 구동전류 출력부; 를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 감지부는,

풍력에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 풍속센서인 것을 특징으로 하 는 전력 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 감지부는,

태양열에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 집열센서인 것을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 감지부는,

조력에 의한 자연에너지의 변화량을 감지하는 유속센서인 것을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 콘트롤러는,

감지부에 의해 감지된 자연에너지의 변화량이 작을 때 전압변환부로 낮은 구동전류를 인가되고, 자연에너지의 변화량이 클 때 그에 상응하는 높은 구동전류를 전압변환부로 인가하기 위한 제어신호를 출력하는 구동전류 출력레벨 조절용의 프로그램 처리부를 탑재 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 소비전력 제어수단은,

작동키이부의 온/오프신호에 따라 부하기기로의 전력 공급여부를 결정하도록 상기 발전제어수단과 메인전원라인으로 연결되는 전원출력부를 포함하되,

상기 전원출력부와 발전제어수단의 사이에는 부하기기의 소비전력 절감을 위 한 스위칭부를 구성하고,

상기 스위칭부는 작동키이부의 오프신호에 따라 구동하는 제 2 콘트롤러에 의해 제어되도록 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 7 항에 있어서, 상기 스위칭부는,

전원출력부와 메인전원라인의 사이에 병렬로 다단 접속되는 병렬전원라인,

상기 다단의 병렬전원라인상에 각각 구비되어 상기 다단 벙렬전원라인의 병렬 접속 상태를 온/오프시키는 스위치를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 발전제어수단에 의해 생산된 전력을 산업현장의 부하기기로 공급하도록, 상기 발전제어수단과 소비전력 제어수단의 사이에는 전력중계장치; 를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전력 제어장치.