KR20080001240U - 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 댁내에 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 직접 직류부하에 공급함에 따라 직류/교류 또는 교류/직류의 변환에 동반되는 손실을 절감하고, 기기 내부에 정류기가 내장될 필요가 없어 기기의 부피를 줄일 수 있으며, 아답터의 사용이 불필요하게 되어 배선이 간결하게 되는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템에 관한 것으로, 전력공급 시스템에 있어서, 변전소의 변압기, 개폐기, 급전선, 부하들로 구성되는 배전계통의 사이에 AC/DC 정류기(100)가 포함되게 연결되어 있어 발전기로부터 송전되는 교류전력을 직류전력으로 변환시켜 댁내의 분전반으로 공급시키는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템에 관한 것이다.

교류, 직류, 전력, 배선, 정류기

Description

세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템{SYSTEM FOR SUPPLY THE SOURCE OF ELECTRICITY USING THE DIRECT-CURRENT CONVERTER OF HOUSEHOLD}

도 1은 종래의 전자제품의 내부를 도시한 도면,

도 2는 종래의 전원공급 시스템에 따른 전자제품의 복잡한 배선상태를 나타낸 도면,

도 3은 본 고안의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템의 실시예에 따른 전체 구성도.

도 4는 본 고안의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템의 실시예에 따른 변전소 내부에 정류기가 설치된 형태를 도시한 도면,

도 5는 본 고안의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템의 실시예에 따른 수용가에 정류기가 설치된 형태를 도시한 도면,

도 6과 도7은 본 고안의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템에 의한 전자제품의 내부와 배선의 간결화를 보여주는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 2, 3, 4, 5 : 직류부하 10 : 변전소

11 : 변압기 20 : 개폐기

100 : 정류기

본 고안은 댁내의 직류전원을 공급하기 위해 송전소에서 분배되는 교류전력을 정류기를 통해 직류전원으로 변환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템에 관한 것이다.

정보기술이 발전하여 널리 보급됨에 따라 그 에너지원인 전력에 대해서도 이전보다 더 높은 품질, 높은 신뢰도, 높은 효율이 요청되기 시작했다.

IT화에 따라 운송수요가 줄어들고 사회 시스템의 최적화와 소프트화에 의해 에너지 소비가 줄어들어 사회의 에너지 수요가 감소할 것을 예측할 수 있으나 한편으로는 IT 시스템 자체의 사용 에너지 증가나 경제성장이나 국민 생활의 질적 향상에 따라 에너지소비가 가속화되는 것도 짐작할 수 있다.

이러한 IT 시스템에 있어서 서버 등 IT기기의 입력전력은 모두 교류라고 하더라도 그 내부에서는 AC-DC변환을 하여 CPU는 직류로 작동하고 있다.

그런데 기기에 직류를 공급하면 전력변환단수가 줄어들게 되어 효율이 높아지고, 시스템 구성이 간소화 되어 신뢰도가 높아진다.

이러한 직류를 사용하는 IT 기기는 통신용이나 대규모 데이터 센터용을 중심 으로 이루어지고 있다. 특히 xDSL, FWA나 VoIP 관련 기기는 거의 대부분 직류를 사용한다. 또한 중심 라우터에 대해서도 백본용 제품 시장의 리더인 시스코(Cisco)사는 직류를 사용하는 모델을 표준화시켰고, Juniper Network사는 직류 제품을 전면적으로 내세우고 있어서 교류 입력이 옵션 취급을 받고 있다. 서버 부분은 IBM, Sun, HP 등 각사가 하이엔드용을 직류 사용 모델을 발표했다.

직류 출력 전원은 지역 내 계통 시스템으로 연계 운전될 때 교류 출력 전원보다는 제어하기 쉽다는 장점을 지니고 있다.

이렇듯 정보화가 이루어짐에 따라 전력소비량이 크게 증가한다고 예측되어 이전보다 효율적인 전력공급방식을 필요로 하게 되었다.

그러나 현재의 전력공급방식은 교류방식이며 댁내에 공급되는 이러한 교류전력을 입력받기 위해 교류를 직류로 변환하고 직류회로에 축전지 등의 백업전원을 설치해 충전 후 다시 교류로 변환하고, 정보기기 측에서 48V 등의 직류로 변환하여 공급하는 무정전급전의 구성이 쓰이고 있다.

그러나 이러한 구성에서의 전력 손실은 20%정도에 달하고 있어 그 손해가 막대하다 할 것이다.

또한 이러한 교류/직류변환장치가 기기 내부에 장착되면서 도 1에서 보는 바와 같이, 가전제품들의 부피가 증가하게 된다.

뿐만 아니라, 도 2에서 보는 바와 같이, 아답터의 사용으로 인해 배선이 복잡하게 되며, 아답터의 변환효율은 60~70% 정도밖에 되지 않으므로 전력의 낭비를 초래하게 되는 것이다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 댁내에 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 직접 직류부하에 공급함에 따라 직류/교류 또는 교류/직류의 변환에 동반되는 손실을 절감하기 위한 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템을 제공하기 위함이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적은 전력공급 시스템에 있어서, 변전소의 변압기, 개폐기, 급전선, 부하들로 구성되는 배전계통의 사이에 AC/DC 정류기(100)가 포함되게 연결되어 있어 발전기로부터 송전되는 교류전력을 직류전력으로 변환시켜 댁내에 공급시키는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템에 의해 달성된다.

또한 본 고안은 상기 정류기(100)는 변전소 안의 변압기 바로 뒤에 설치되어 있어, 직류전원의 부하들이 개폐기로부터 직접 연결될 수 있는 것이 바람직하다.

또한 본 고안은, 상기 정류기(100)에 의한 직류전원을 공급받는 교류 부하는, 상기 교류 공급이 필요한 부하들마다 소형 인버터를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 고안은, 상기 정류기(100)는 변전소 밖의 개폐기에 설치되어 있어, 연결된 케이블을 통해 3상 교류전력 사용을 허용함으로써 AC 부하를 인버터 없이도 직접적으로 쉽게 AC 공급 단에 연결할 수 있는 것이 바람직하다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 시스템의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템은 AC전력 시스템처럼 변전소의 변압기와, 개폐기, 급전선들과 부하(1, 2, 3, 4, 5)들이 연결된 것까지 동일하다.

이 경우 다른 점은 전체 시스템을 위한 정류기(100)가 요구된다.

상기 발전소에서 생산된 교류전력은 상기 정류기(100)를 통해 직류전력으로 변환되고 상기 직류전력은 댁내의 분전반으로 공급되어 직접 직류부하들(1, 2, 3, 4, 5)와 연결되어진다.

그러나 고전력 부하들이 여전히 3상 공급의 장점을 위해 AC로 공급받거나, 없어서는 안 되는 일종의 필수기구들 때문에 두 가지의 다른 옵션이 추가되어 고려된다.

가. 정류기가 변전소(10) 안, 변압기(11) 바로 뒤에 설치하는 형태(도 4에 도시)

이것은 변전소(10)에서 개폐기로 향하는 케이블이 DC 케이블이 될 수 있음을 의미하며 모든 DC 부하들이 개폐기(20)로부터 직접 연결될 수 있다.

AC 부하를 위한 방법으로는 변전소부터 급전선을 분리하여 AC 부하에 공급하는 방법(같은 주 케이블을 이용하는 것이 아니라 다른 것을 배정하는 것), 개폐기 에 인버터를 설치하고 인버터를 통해 모든 3상 급전선을 공급하는 방법, AC공급이 필요한 부하들마다 작은 인버터를 사용하는 방법이 있으며, 여기서 설정된 기본 가정이 AC 부하의 수가 DC 부하의 수보다 현저히 적기 때문에 현재 AC와 DC 케이블이 모두 공존하는 현재로써는 세 번째 방법이 제안된 방법들 중에선 가장 바람직한 방법이 된다.

나. 정류기를 변전소 밖에 설치하는 형태(도 5에 도시)

도 5 에서 정류기(100)를 변전소(10) 안에 두지 않고 개폐기(20)에 설치하는 다른 방법이 나타나 있다.

이 방법은 연결된 케이블을 통해 3상 AC 사용을 허용함으로써 케이블의 전류를 줄이고 전압강하도 줄일 수 있다. 게다가 AC 부하를 인버터 없이도 직접적으로 쉽게 AC 공급 단에 연결할 수 있다. 이 연결을 위해서는 두개의 개폐기와 두 세트의 모선이 필요하다. 하나는 AC 부하를, 다른 하나는 DC 부하를 위한 것이다.

이 방법들은 시스템을 어느 정도 복잡하게 만드는 것을 감수하고도 고전력 3상 부하를 여전히 수용하고 있다.

도 6과 도7에서 보는 바와 같이, 상기 직류전원을 세대별로 직접 공급받게 되면, 기기 내부에 별도의 AC/DC 변환기나 아답터가 존재하지 않아도 되므로, 배선이 간결해지고 기기의 부피가 줄어들게 되는 것을 확인할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안의 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템은 댁내에 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 직접 직류부하에 공급함에 따라 직류/교류 또는 교류/직류의 변환에 동반되는 손실을 절감하고, 기기 내부에 정류기가 내장될 필요가 없어 기기의 부피를 줄일 수 있으며, 아답터의 사용이 불필요하게 되어 배선이 간결하게 된다.

Claims (4)

1. 전력공급 시스템에 있어서,

   변전소의 변압기, 개폐기, 급전선, 부하들로 구성되는 배전계통의 사이에 AC/DC 정류기(100)가 포함되게 연결되어 있어 발전기로부터 송전되는 교류전력을 직류전력으로 변환시켜 댁내의 분전반으로 공급시키는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정류기(100)는 변전소 안의 변압기 바로 뒤에 설치되어 있어, 직류전원의 부하들이 개폐기로부터 직접 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 정류기(100)에 의한 직류전원을 공급받는 교류 부하는, 상기 교류 공급이 필요한 부하들마다 소형 인버터를 사용하는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 정류기(100)는 변전소 밖의 개폐기에 설치되어 있어, 연결된 케이블을 통해 3상 교류전력 사용을 허용함으로써 AC 부하를 인버터 없이도 직접적으로 쉽게 AC 공급 단에 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 세대별 직류컨버터를 이용한 전원공급 시스템.

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