KR20090036751A - 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템 - Google Patents

최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력소비가 많은 시간대의 수요전력을 최대수요전력 이하로 제한하는 기능을 갖는 하이브리드 무정전 전원장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 전력 수용가의 부하를 상용전원을 직접 사용하고 정전시에는 중단해도 되는 제1 부하와, 정전시에도 전원을 계속 공급할 제2 부하, 최대수요전력이 되면 무정전(UPS) 전원을 공급할 제3 부하로 구분하여 해당 부하에 전원을 공급하기 위한 무정전 전원공급장치에 있어서, 배터리; 상용 교류전원을 감시하여 정전을 감지하는 정전감시부; 상용 교류전원을 직류로 변환한 후 제어에 따라 심야시간대에 상기 배터리를 충전시키는 충전제어부; 제어에 따라 상기 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터; 제어에 따라 상기 제1 내지 제3 부하에 상용전원이나 상기 배터리의 전원이나 다른 전력원의 전력을 공급하는 자동 전력 스위칭부; 및 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고, 상기 정전감시부를 통해 정전신호를 입력받으며, 상기 다른 전력원의 상태를 입력받아 동작모드를 판별한 후 상기 자동 전력 스위칭부를 제어하는 제어부로 구성된다.
UPS, 무정전 전력공급, 전력 부하 평준화, 최대수요전력, 발전기, 전력원, 효율

Description

최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템{ HYBRID UPS SYSTEM FOR CONTROLLING MAXIMUM DEMAND POWER }
본 발명은 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력소비가 많은 시간대의 수요전력을 최대수요전력 이하로 제한하는 기능을 갖는 무정전 전원장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무정전 전원장치(UPS)는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류기와, 직류전원으로 배터리를 충전하는 충전기, 직류전원을 충전하고 있는 배터리, 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터로 구성되어 평상시에는 상용 교류전원을 직류로 변환하여 배터리를 충전하고 있다가 정전이 되면 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 공급함으로써 정전시에도 전원을 계속 공급하는 장치이다. 이러한 무정전 전원장치는 컴퓨터나 비상램프 등과 같이 중요한 장치를 위한 비상 전원으로 널리 사용되고 있다.
한편, 사람들의 생활수준이 높아지고 생활의 질이 향상됨에 따라 TV, 냉장고, 세탁기 등은 물론 에어콘, 전기난방장치 등의 전력소비가 높은 가전제품이 널리 보급되어 특정 시간대에 이러한 제품의 사용으로 인한 전력소비가 급증하고 있다. 이에 급증하는 전력수요를 충당하기 위해 새로운 발전소를 건립하는데는 많은 비용이 소요되므로 전력 수요패턴을 분석하여 전력소비가 적은 심야시간대와 전력소비가 큰 주간시간대를 구분하여 전기요금을 차등화하는 방안을 채택하여 주간시간대의 전기사용을 억제하고 있는 실정이다.
따라서 심야시간대에 저가의 전력을 저장한 후, 주간시간대에 저장된 전력을 사용할 경우에는 전기요금을 절약할 수 있음과 아울러 국가 전체적으로 사용 시간대에 따른 전력의 소비를 평준화 함으로써 전력을 효율적으로 사용하여 전력 공급을 위한 전체 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전력소비가 적은 심야시간대에 배터리를 충전하고 있다가 전력소비가 많은 시간대에 전력을 제공하여 수요전력을 최대수요전력 이하로 제한할 수 있는 무정전 전원장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전력 수용가의 부하를 상용전원을 직접 사용하고 정전시에는 전력 공급을 중단해도 되는 제1 부하와, 정전시에도 전력을 계속 공급할 제2 부하, 최대수요전력이 되면 무정전(UPS) 전원으로 전력을 공급할 제3 부하로 구분하여 해당 부하에 전력을 공급하기 위한 무정전 전원공급장치에 있어서,
배터리; 상용 교류전원을 감시하여 정전을 감지하는 정전감시부; 상용 교류전원을 직류로 변환한 후 제어에 따라 심야시간대에 상기 배터리를 충전시키는 충전제어부; 제어에 따라 상기 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터; 제어에 따라 상기 제1 내지 제3 부하에 상용전원이나 상기 배터리의 전원이나 다른 전력원의 전력을 공급하는 자동 전력 스위칭부; 및 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고, 상기 정전감시부를 통해 정전신호를 입력받으며, 상기 다른 전력원의 상태를 입력받아 동작모드를 판별한 후 상기 자동 전력 스위칭부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 자동 전력 스위칭부는 제1 내지 제5 전력스위치로 구성되고,
상기 제어부는 상용전원이 정상인 경우, 상기 제1 내지 제4 전력스위치를 온시키고 제5, 제6 전력 스위치를 오프시켜 제1 부하 내지 제3 부하에 상용전원을 공급하고, 상용전원에 이상이 발생된 경우, 상기 제1, 제2 전력스위치와 제4, 제6 전력 스위치를 오프시키고 제3, 제5 전력 스위치를 온시켜 제2 부하에만 배터리의 전력을 인버터를 통해 공급하고, 다른 전력원을 연결한 경우, 상기 제1, 제2 전력스위치와 제4 전력 스위치를 오프시키고 제6 전력 스위치를 온시켜 제2 부하에만 다른 전력원을 인버터를 통해 공급하고, 다른 전력원의 용량에 따라 상기 제3, 제5, 제6 전력스위치를 온시키고 제1 전력 스위치를 오프시키며, 다른 전력원의 용량에 따라 제2 스위치와 제4 스위치를 온 혹은 오프시켜 제2 부하에는 다른 전력원을 인버터를 통해 필수적으로 공급하고, 제1부하와 제3부하는 다른 전력원의 용량에 따라 용량에 여유가 있을 경우에 공급하고, 다른 전력원의 용량에 비해 제1 내지 제3 부하의 전력소모가 적은 경우 배터리를 충전하고, 상용전원을 공급하는 중에 최대전력을 초과할 경우 상기 제1, 제2 전력스위치와 제4, 제5 전력 스위치를 온시키고, 상기 제3, 제6 전력 스위치를 오프시켜 상기 제1 부하와 제2 부하에는 상용전원을 공급하고, 제3 부하에는 배터리의 전력을 인버터를 통해 공급하여 상용전원의 전력 소비를 줄여서 전력소비의 평준화를 시행하며, 상용전원의 소모가 적은 경우 상기 제1 내지 제5 전력 스위치를 온시키고, 상기 제6 전력 스위치만을 오프시켜 상기 제1 부하 내지 제3부하에 상용전원을 공급함과 아울러 상기 배터리를 상용전 원으로 충전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 하이브리드 UPS 시스템은 정전 시 제2 부하에 충분한 시간동안 전력을 공급하여야 하기 때문에 전력소비의 평준화를 실시하는 과정에서 배터리의 충전 잔량이 30% 이하로 떨어지게 되면 배터리에서 공급하는 제3 부하의 전력을 자동으로 상용 전원 쪽으로 전환시킨다.
또한 상기 하이브리드 UPS시스템은 제어에 따라 전력회사 및 전력량계와 통신을 처리하는 통신부;와, 제어에 따라 장비의 현 상태 정보와 상기 통신부를 거쳐서 입력된 전력사용자료 정보 등을 표시하는 표시부를 더 구비하고, 상기 제어부(110)는 상기 통신부를 통해 전력회사와 통신하여 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고, 상기 전력량계와 통신하여 순시전압, 순시전류, 순시전력, 현재 수요전력 등을 산출하여 상기 표시부에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전력사용자료 정보는 순시전압, 순시전류, 순시전력, 수요전력, 최대수요전력이고, 상기 현 상태 정보는 현재시간, 정전, 충전, 인버터구동, 자동 전력 스위칭부의 구동, 충/방전상태, 충전전압, 충전전력, 방전시 사용 가능 시간인 것을 특징으로 하고, 상기 무정전 전원장치는 사용자의 편의를 도모하기 위해 자동제어 대신에 사용자의 수동조작이 가능하게 하는 수동 조작부를 더 구비하며, 상기 다른 전력원은 태양광 전지나 가정용 소형 엔진발전기, 풍력발전기 중 어느 하나인 것이다.
본 발명에 따르면 부하를 일반부하, 정전 시에도 전원을 계속 공급할 부하, 최대수요전력이 되면 UPS전원을 공급할 부하 등으로 구분한 후, 정전 시에는 해당 부하에 전원을 계속 공급하며, 다른 전력원을 이용함으로써 배터리의 충전량이 부족하거나 또는 정전 상태가 오래 지속될 때에도 해당부하에 전원을 계속 공급한다.
또한, 심야시간대에 배터리를 충전시킨 후 수요전력이 최대수요전력을 초과하면 배터리의 충전된 전원을 이용하여 대체 전력을 공급함으로써 수용가의 전력소비가 최대수요전력을 초과하지 않도록 제한하여 전체적으로 전력소비를 효율적으로 운영할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시 예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시 예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 적용되는 전체 환경을 도시한 구성 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 UPS 시스템의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도이다.
본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력회사(20)와 전력량계(50) 등과 통신이 가능하고 정상적인 상태에서 상용전원(10) 을 입력받아 제1 내지 제3부하(40-1~40-3)에 상용교류전력을 제공함과 아울러 상용전원 이상시나 최대 부하시 등에는 배터리(120)나 다른 전력원 예컨대 태양광 전지(30-1), 가정용 소형 엔진발전기(30-2), 풍력발전기(30-3) 등으로부터 전력을 공급받아 제1 내지 제3 부하(40-1~40-3)에 중단없이 전력을 공급한다.
이러한 본 발명의 하이브리드 UPS 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 정전감시부(102)와, 통신부(104), 수동조작부(106), 표시부(108), 제어부(110), 배터리 및 충전기(120), 인버터(130), 자동전력 스위칭부(140:ATS)로 구성되어 동작모드에 따라 상용전원(10)이나 다른 전력원(30)으로부터 전력을 공급받아 제1 내지 제3부하(40-1~40-3)에 중단없이 전력을 공급한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에서는 부하를 다음 표 1과 같이 3가지 관리형태로 분류하여 제1 부하(30-1)는 전력회사(20)에서 제공하는 상용 교류전원이나 다른 전력원(30)의 출력을 자동전력 스위칭부(140)의 SW1과 SW2의 제어에 의해 공급할 수 있도록 배선하고, 제2 부하(30-2)는 평상시에는 상용 교류전원을 공급하다가 정전시에는 무정전전원장치(100)의 전원을 공급하여 항시 전원이 공급되게 배선하며, 제3 부하(30-3)는 평상시에는 전력회사의 전력을 공급하다가 전력사용량이 많은 시간대에 수용가의 수요전력이 최대수요전력을 초과하면 무정전전원장치(100)의 전원을 공급하여 수용가의 수요전력이 최대수요전력을 초과하지 않도록 배선한다.
구분 예 전원공급방식
제1부하 TV,오디오 등 정전시에는 사용을 중단하여도 무방한 장치
제2부하 전등,보안장치,냉장고,컴퓨터 등 정전시에도 전원공급을 중단하여서는 안되는 장치
제3부하 에어콘, 전기난방기 등 최대수요전력 관리 대상 장치
상기 표1을 참조하면, 제1 부하(40-1)는 TV나 오디오 등과 같이 일반적인 가전제품으로서 상용 전원으로 동작하고, 정전시에는 사용하지 않아도 무방한 장치 이며, 제2 부하(40-2)는 정전시에도 동작할 필요가 있는 조명기구나 보안장치, 냉장고 등으로서 정전시에는 무정전 전원장치(100)의 전원으로 계속 동작하며, 제3 부하(40-3)는 소비전력이 큰 장치들로서 상용 교류전원으로 동작하다가 전력수요량이 최대에 이를 경우 무정전 전원장치(100)의 전원으로 동작한다.
도 2를 참조하면, 정전감시부(102)는 전력량계(50)를 거친 상용 교류전원(10)을 감시하여 정전이 되면 정전신호를 제어부(110)로 제공하고, 통신부(104)는 제어부(110)의 제어에 따라 전력량계(50), 전력회사(20)와 통신을 처리하고, 수동조작부(106)는 수동으로 동작하기 위한 버튼 등으로서, 사용자의 편의를 도모하기 위해 자동제어 대신에 사용자의 수동조작이 가능하게 한다.
표시부(108)는 LCD 등으로서 제어부(110)의 제어에 따라 장비의 현 상태와 통신부(104)를 거쳐서 입력된 전력 사용 자료와 현 상태 정보 등을 표시한다. 이때 전력 사용 자료는 순시전압, 순시전류, 순시전력, 수요전력, 최대수요전력 등이 있고, 현 상태 정보로는 현재시간, 제어상태(정전, 충전, 인버터구동, 자동 전력 스위칭부의 구동 등), 배터리 상태(충/방전상태, 충전전압, 충전전력, 방전시 사용가능시간 등)가 있다.
배티리 및 충전기(120)는 상용 교류전원이나 다른 전력원에 의해 배터리를 충전하고 있고, 인버터(130)는 배터리나 다른 전력원의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 자동 전력 스위칭부(140)로 제공한다.
자동 전력 스위칭부(140)는 제어부의 제어에 따라 전력을 스위칭하는 제1 내지 제5 전력 스위치로 구성되고, 제어부(110)는 통신부(104)를 통해 전력량계(50), 전력회사(20)와 통신하여 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고 순시전압, 순시전류, 순시전력, 현재 수요전력 등을 산출하여 표시부(108)에 표시한다. 또한 제어부(110)는 다음 표 2와 같이 조건에 따라 자동 전력 스위칭부(140)의 전력 스위치를 제어하여 각 부하들에 효율적으로 전력을 공급한다.
구분 전원상태 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 공급부하
모드1 상용전원 정상시 ON ON ON ON OFF OFF 제1부하 내지 제3부하
모드2 상용전원 이상시 OFF OFF ON OFF ON OFF 제2부하
모드3 다른 전력원 연결 OFF OFF ON OFF ON ON 제2부하
모드4 다른 전력원 용량에 따라 OFF ON / OFF ON ON / OFF ON ON 제2부하 (용량에 따라서 제1, 제3 부하 및 배터리 충전)
모드5 최대부하시 부하평준화 ON ON OFF ON ON OFF 제1, 제2 부하 : 상용전원 제3 부하 : 배터리
모드6 상용전력소모가 작은 경우 ON ON ON ON ON OFF 제1 내지 제3 부하, 배터리 충전
본 발명에 따른 제어부(110)는 상기 표2와 같이 전원상태에 따라 6가지 동작모드 중 하나의 모드로 전력을 공급한다.
제 1 모드는 상용전원이 정상인 경우로서, 제어부(110)는 자동전력스위칭부(140)의 제 1 내지 제 4 전력스위치(SW1~SW4)를 온시키고 제 5, 제 6 전력 스위치(SW5, SW6)를 오프시켜 도 6에 도시된 바와 같이, 제1부하 내지 제3부하(40-1~40-3)에 상용전원을 공급한다.
제 2 모드는 상용전원에 이상이 발생된 경우(정전 등)로서, 제어부(110)는 자동전력 스위칭부(140)의 제 1, 제 2 전력스위치(SW1, SW2)와 제 4, 제6 전력 스위치(SW4, SW6)를 오프시키고 제 3, 제 5 전력 스위치(SW3, SW5)를 온시켜 도 7에 도시된 바와 같이, 제2부하(40-2)에만 배터리의 전력을 인버터(130)를 통해 공급한다.
제 3 모드는 다른 전력원(30) 연결시 로서, 제어부(110)는 자동 전력 스위칭부(140)의 제 1, 제 2 전력스위치(SW1, SW2)와 제 4 전력 스위치(SW4)를 오프시키고 제 3, 제 5, 제 6 전력 스위치(SW3, SW5, SW6)를 온시켜 도 8에 도시된 바와 같이, 제2부하(40-2)에만 다른 전력원(30)을 인버터(130)를 통해 공급한다.
제 4 모드는 다른 전력원(30) 용량에 따른 동작의 경우로서, 제어부(110)는 자동 전력 스위칭부(140)의 제 3, 제 5, 제 6 전력스위치(SW3, SW5, SW6)를 온시키고 제 1 전력 스위치(SW1)를 오프시키며, 다른 전력원(30)의 용량에 따라 제2 스위치(SW2)와 제4 스위치(SW4)를 온 혹은 오프시켜 도 9에 도시된 바와 같이, 제2부하(40-2)에는 다른 전력원(30)을 인버터(130)를 통해 필수적으로 공급하고, 제1부하(40-1)와 제3부하(40-2)는 다른 전력원(30)의 용량에 따라 용량에 여유가 있을 경우에 공급하며, 배터리(120)의 충전도 가능하다.
제 5 모드는 상용전원을 공급하는 중에 최대전력을 초과한 경우로서, 제어부(110)는 자동 전력 스위칭부(140)의 제 1, 제 2 전력스위치(SW1, SW2)와 제 4, 제 5 전력 스위치(SW4, SW5)를 온시키고 제 3, 제 6 전력 스위치(SW3, SW6)를 오프시켜 도 10에 도시된 바와 같이, 제1부하(40-1)와 제2부하(40-2)에는 상용전원을 공급하고, 제3부하(40-3)에는 배터리(120)의 전력을 인버터(130)를 통해 공급한다. 이때, 배터리(120)의 충전 잔량이 대략 30% 미만인 경우에는 정전 시 제2부하(40-2)의 전원 공급에 대비하여 자동으로 제3부하(40-3)의 전원공급을 상용전원으로 전환한다.
제 6 모드는 상용전원 소모가 적은 경우로서, 제어부(110)는 자동 전력 스위칭부(140)의 제 1 내지 제 5 전력스위치(SW1~SW5)를 온시키고 제 6 전력 스위치(SW6)만을 오프시켜 도 11에 도시된 바와 같이, 제1부하(40-1) 내지 제3부하(40-3)에 상용전원을 공급함과 아울러 배터리(120)를 상용전원으로 충전시킨다.
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 동작을 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 동작절차를 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 정전시 동작 절차를 도시한 순서도이며, 도 5는 본 발명에 따른 무정전전원장치의 수동조작 절차를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 제어부(110)는 통신부(104)를 통해 전력량계(50), 전력회사(20)와 통신하여 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정한다(S101). 통상 심야시간대는 밤 12시부터 새벽 3시 정도로서 상대적으로 전력소비가 적은 시간대이고, 최대수요전력시간대는 낮 1시에서 4시 사이의 전력소비가 가장 많은 시간대이다. 그리고 최대수요전력량은 전력 수용가와 전력회사 간에 계약이나 약정 등에 의해 정해질 수 있다.
현재시간을 체크하여 현재시간이 설정된 심야시간대(상용전원소모가 작은 경우)이면, 상대적으로 비용이 저렴한 심야전력으로 배터리(120)를 충전시킨다(S102,S103).
이어 현재시간이 최대수요전력시간대인지를 판단하여 아니면, 모드에 따라 전력스위칭부를 제어하여 적당한 전원을 공급하고(S105), 최대수요전력시간대이면 현재 수요전력을 산출한다(S104,S106). S105 단계에서는 상기 표2를 참조하여 판단된 동작모드에 따라 각 부하에 효율적으로 전력을 공급한다.
그리고 현재 수요전력과 미리 설정된 최대수요전력을 비교하여 현재 수요전력이 최대수요전력을 초과하면, 제1 부하와 제2 부하에만 상용전원을 공급하고, 제3 부하에는 인버터(130)를 구동하여 배터리(120)의 충전전원을 교류전원으로 변환하고 자동 전력 스위칭부(140)를 제어하여 상용 교류전원을 차단하고 인버터(108)의 출력전원을 제3 부하(30-3)에 제공한다(S107,S108).
이에 따라 각 전력수용가의 최대수요전력시간대의 수요전력이 최대수요전력을 초과하지 않도록 제한할 수 있어 전력사용을 효율적으로 분산할 수 있고, 발전소를 새로 건설하지 않고서도 급증하는 전력수요에 대응할 수 있다.
또한, 정전 시 제 2부하에 충분한 시간동안 전원을 공급하기 위하여 S108 단계에서 배터리(120)의 충전 잔량이 30% 이하로 떨어지게 되면 인버터의 출력을 차단시키고, 제 3 스위치를 온 시켜서 제 3부하에 다시 상용전원을 공급하게 한다(S109, S111).
최대수요전력시간대가 경과하면, 제5 스위치를 오프시키고 제3 스위치를 온시켜 제3 부하(40-3)의 전력을 다시 상용 교류전원으로 교체하여 원래의 상태로 복귀한다(S110, S111).
한편, 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 제어부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 정전감시부(102)가 정전을 감지하면, 제어부(110)가 인버터(130)를 구동시킨 후 자동전력 스위칭부(140)를 제어하여 제2 부하(40-2)에 UPS전원을 계속 공급하고, 정전복구가 되면 모든 부하에 다시 상용 교류전원을 공급한다(S201~S204).
또한 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 제어부(110)는 사용자가 수동조작부(116)를 조작하여 수동모드를 선택하면, 도 5에 도시된 바와 같이 사용자의 조작에 따라 선택된 부하에 상용 교류전원이나 UPS전원을 공급한다(S301,S302).
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 적용되는 전체 환경을 도시한 구성 블럭도,
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 UPS 시스템의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템의 동작절차를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템의 정전시 동작 절차를 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템의 수동조작 절차를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제1 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도,
도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제2 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도,
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제3 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도,
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제4 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도,
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제5 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도,
도 11은 본 발명에 따른 하이브리드 UPS 시스템이 제6 모드로 동작할 경우의 전력 공급 계통도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 상용전원 20: 전력회사
30: 다른 전력원 40-1,40-2,40-3: 부하
50: 전력량계 102: 정전감시부
104: 통신부 106: 수동조작부
108: 표시부 110: 제어부
120: 배터리&충전기 130: 인버터
140: 자동 전력 스위칭부

Claims (7)

  1. 전력 수용가의 부하를 상용전원을 직접 사용하고 정전시에는 중단해도 되는 제1 부하와, 정전시에도 전원을 계속 공급할 제2 부하, 최대수요전력이 되면 무정전(UPS) 전원을 공급할 제3 부하로 구분하여 해당 부하에 전원을 공급하기 위한 무정전 전원공급장치에 있어서,
    배터리;
    상용 교류전원을 감시하여 정전을 감지하는 정전감시부;
    상용 교류전원을 직류로 변환한 후 제어에 따라 심야시간대에 상기 배터리를 충전시키는 충전제어부;
    제어에 따라 상기 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터;
    제어에 따라 상기 제1 내지 제3 부하에 상용전원이나 상기 배터리의 전원이나 다른 전력원의 전력을 공급하는 자동 전력 스위칭부; 및
    심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고, 상기 정전감시부를 통해 정전신호를 입력받으며, 상기 다른 전력원의 상태를 입력받아 동작모드를 판별한 후 상기 자동 전력 스위칭부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자동 전력 스위칭부는 제1 내지 제5 전력스위치로 구 성되고,
    상기 제어부는
    상용전원이 정상인 경우, 상기 제 1 내지 제 4 전력스위치와 제 6 전력 스위치를 온시키고 제 5, 제 6 전력 스위치를 오프시켜 제1부하 내지 제3부하에 상용전원을 공급하고,
    상용전원에 이상이 발생된 경우, 상기 제 1, 제 2 전력스위치와 제 4, 제6 전력 스위치를 오프시키고 제 3, 제 5 전력 스위치를 온시켜 제2 부하에만 배터리의 전력을 인버터를 통해 공급하고,
    다른 전력원을 연결한 경우, 상기 제 1, 제 2 전력스위치와 제 4 전력 스위치를 오프시키고 제 3, 제 5, 제 6 전력 스위치를 온시켜 제2부하에만 다른 전력원을 인버터를 통해 공급하고,
    다른 전력원의 용량에 따라 상기 제 3, 제 5, 제 6 전력스위치를 온시키고 제 1 전력 스위치를 오프시키며, 다른 전력원의 용량에 따라 제2 스위치와 제4 스위치를 온 혹은 오프시켜 제2 부하에는 다른 전력원을 인버터를 통해 필수적으로 공급하고, 제1부하와 제3부하와 배터리 충전은 다른 전력원의 용량에 따라 용량에 여유가 있을 경우에 공급하고,
    상용전원을 공급하는 중에 최대전력을 초과할 경우 상기 제 1, 제 2 전력스위치와 제 4, 제 5 전력 스위치를 온시키고, 상기 제 3, 제 6 전력 스위치를 오프시켜 상기 제1 부하와 제2 부하에는 상용전원을 공급하고, 제3 부하에는 배터리의 전력을 인버터를 통해 공급하며,
    상용전원의 소모가 적은 경우 상기 제 1 내지 제 5 전력 스위치를 온시키고, 제 6 전력 스위치만을 오프시켜 상기 제1 부하 내지 제3부하에 상용전원을 공급함과 아울러 상기 배터리를 상용전원으로 충전시키는 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 유피에스시스템은
    제어에 따라 전력회사 및 전력량계와 통신을 처리하는 통신부;와,
    제어에 따라 장비의 현상태 정보와 상기 통신부를 거쳐서 입력된 전력사용자료 정보 등을 표시하는 표시부를 더 구비하고,
    상기 제어부(110)는 상기 통신부를 통해 전력회사와 통신하여 심야시간대, 최대수요전력시간대, 최대수요전력량 등을 설정하고, 상기 전력량계와 통신하여 순시전압, 순시전류, 순시전력, 현재 수요전력 등을 산출하여 상기 표시부에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전력사용자료 정보는 순시전압, 순시전류, 순시전력, 수요전력, 최대수요전력이고,
    상기 현상태 정보는 현재시간, 정전, 충전, 인버터구동, 자동전력 스위칭부의 구동, 충/방전상태, 충전전압, 충전전력, 방전시 사용 가능 시간인 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유피에스시스템은
    사용자의 편의를 도모하기 위해 자동제어 대신에 사용자의 수동조작이 가능하게 하는 수동 조작부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 UPS시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다른 전력원은
    태양광 전지나 소형 엔진발전기, 풍력발전기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
  7. 제2항에 있어서, 최대수요전력 제한 기능을 할 때
    배터리의 충전 잔량이 30% 보다 적게 되면 정전 시 제2부하를 구동시키기 위하여 부하3의 구동을 자동으로 상용전원으로 전환시키는 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템.
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