KR20150000640A

KR20150000640A - 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20150000640A
Application number: KR20130072979A
Authority: KR
Inventors: 정동열
Original assignee: 정동열
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-05
Also published as: KR101498981B1

Abstract

본 발명은 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자계를 통해 생성되는 입력 전류의 전압 파형에서 허용 전압 범위를 초과하는 입력 전류를 차단하면서 허용 전압 범위 내에서 사용 가능한 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용함으로써 과전압 구간에서도 정상적으로 에너지를 확보하도록 하여 고압 및 특 고압 송,배전 선로의 감시 장비나 측정 장비에 원활하게 전원을 공급할 수 있으며, 생성되는 입력 전류에 대해 선택적 과전압 방지로 1차 차단한 후, 슈퍼 커패시터의 충전 전압이나 출력 전원의 출력 수준 등에 따라 입력 전류 전체를 2차 차단함으로써 송,배전 선로의 광범위한 전류 대역을 고려한 과전압 방지를 효율적으로 수행하도록 하여 좁은 대역 내에서 한정적인 전력을 공급하는 기존의 전원 공급기와 달리 폭 넓은 대역에서 안정적인 전원을 공급하고, 입력 전류의 전류 값을 측정하여 권선비 및 측정한 전류 값을 통해 송,배전 선로의 전류 값을 파악함으로써 제어 모드에 따라 전원 공급용 또는 1차 변류기(CT)로 복합 활용하도록 하여 별도의 전류 측정용 1,2차 변류기(CT)가 필요 없어 무게, 부피 및 비용 측면에서 매우 실용적이다.

Description

버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치{BUS BAR CONNECTING POWER SUPPLY APPARATUS BY TRANSFORMING MAGNETIC FIELD}

본 발명은 버스 바 연결 자계(磁界) 변환 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 특히 고 전압의 송,배전 선로 버스 바에 연결하여 선로에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 전자기력(電磁氣力)을 원하는 전압 또는 전류의 전기력으로 변환하여 송,배전 선로의 모니터링 장비 또는 측정 장비의 전원으로 사용할 수 있도록 한 버스 바와 직렬 및 병렬 연결 자계 변환 전원 공급 장치에 관한 것이다.

종래에는 배전반 내의 소규모 전자 장치를 활용하기 위해, 별도의 상용전원을 공급하거나 배터리를 이용하는 방법과 송,배전 선로를 관통하는 형태로 자계 에너지를 획득하는 방법을 사용하였다.

이와 같이, 일반적인 사용 전원을 이용한 별도의 전원 공급 장치를 활용하는 경우는 배전반에서 사용하는 전압의 크기에 따라서 절연 및 내압에 한계성을 가짐으로 인해, 상용 전압과 같은 낮은 전압을 사용하는 배전반에는 적용이 가능하지만 다양한 전압 원에 보편적으로 적용이 불가능하였다.

또는, 보편적으로 적용 가능한 전원 공급 장치를 구성하기 위해서는, 입력 전압의 높은 전압을 견디어야 하기 때문에, 높은 비용으로 경제성이 현저하게 떨어졌다.

또한, 사용 전원을 적용한 전원 공급 장치에 의해 쇼트 또는 전원 공급 장치의 고장이 발생하는 경우에는, 전원 공급 장치의 사용 제한만이 아닌 배전반 시스템 전체에 영향을 주기 때문에 작은 사고로 인해 대형 전력 사고로 번지게 된다.

또는, 배터리를 적용한 전원 공급 장치를 사용하는 경우에는, 배터리의 수명으로 인해 주기적인 교체가 필요하여 상시 감시를 해야하는 시스템에서 배터리 교체로 인한 시스템 단절로 상시 감시의 요구를 만족시킬 수 없었다.

더불어, 배터리의 경우 폭발 및 누액 누출이라는 위험성이 있어 일반적인 가정에서의 사용에 비해서 고압 배전반 시스템에 적용하는 것은 바람직하지 않았다.

한편, 자계를 이용한 방식을 사용하는 전원 공급 장치의 경우에는, 사용 전원을 적용한 전원 공급 장치에 비해 보다 효율적이나, 종래의 자계 변환 전원 공급 장치의 경우 전력 변환 효율이 현저하게 낮았다.

또한, 종래의 자계 변환 전원 공급 장치는 크기가 큰 자계 변환용 코어를 선로 중간에 삽입해야 하는 이유로 인해 코어로 인한 상간 절연 내압이 낮아져 설치가 용이하지 않으며, 혹은 설치가 가능한 선로라고 하더라도 기존의 선로를 절단하여 삽입하여야 함으로 설치 및 사용에 상당한 위험과 불편함이 존재하였다.

더불어, 송,배전 선로(1)에 활용되는 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 자계에서 발생하는 전자기력을 원하는 전기력으로 변경함에 있어 저항을 사용하거나 일반적인 SMPS(Switching Mode Power Supply)방식을 사용하여, 자계 변환 효율이 현저하게 저하되어 소용량의 전원 공급장치이지만 그 크기가 상당히 크며 열의 발생도 심하였다.

아울러, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전 선로(1)에 높은 전류가 흐르게 되면 출력 전원으로 변경하는 반도체 소자를 보호하기 위해서 입력 전류를 차단해야만 하여, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 규격에 맞는 특정 대역 외에는 사용이 불가능하였다.

종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 전압 원으로 변경하는 과정에서 저항(20)을 이용할 경우 저항에 흐르는 전류로 인해 높은 발열이 발생하여 고장의 원인이 되었다.

더불어, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 높은 전압 원이 발생할 경우 사용자에게 필요한 전력으로 변환하는 장치의 손실이 커져 변환 효율이 현저하게 낮았다.

도 1은 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치에서의 전원 공급의 예시도다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 자계 획득부(10)로부터 획득한 과전압의 입력 전류가 유입되면, 수동적 1차 소자(15)를 이용해서 차단하거나 릴레이와 같은 스위치를 이용해서 과전압을 차단하는 방식을 사용하며, 전압 변환 과정에서 저항을 사용하여 각 소자(25,30) 및 저항(15,20)에서 소비되는 전력으로 인해 변환 효율이 현저하게 떨어졌다.

이처럼, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 과전압의 입력 전류의 유입을 1차 소자(15) 또는 스위치 구성을 통해 차단하며 저항과 같은 강제적으로 부하 구성을 통해 과전압을 억제하는 방법을 사용하여, 저항에서 발생하는 열로 인해 잦은 고장이 발생하였으며, 반도체 소자의 수명이 짧았다.

또한, 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전 선로(1)에 전류량이 현저하게 줄어들게 되면 SMPS(35)의 동작의 제한으로 인해 감시 장비 또는 측정 장비에 대한 안정적인 전원 공급을 실현할 수 없었다.

한국 공개 특허 제10-2008-0038683호 [명칭: 무선 전원 공급 장치 및 그 방법]

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 목적은 자계를 통해 생성되는 입력 전류의 전압 파형에서 허용 전압 범위를 초과하는 입력 전류를 차단하면서 허용 전압 범위 내에서 사용 가능한 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용함으로써 과전압 구간에서도 정상적으로 에너지를 확보하도록 한 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 다른 목적은 송,배전반의 단일의 송,배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결하여 입력 전류를 확보함으로써 버스 바의 절단이나 직렬 연결에 따른 고전압의 위험 없이 안정적인 출력 전원을 확보하도록 한 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 생성되는 입력 전류에 대해 선택적 과전압 방지로 1차 차단한 후, 슈퍼 커패시터의 충전 전압이나 출력 전원의 출력 수준 등에 따라 입력 전류 전체를 2차 차단함으로써 송,배전 선로의 광범위한 전류 대역을 고려한 과전압 방지를 효율적으로 수행하도록 한 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 입력 전류의 전류 값을 측정하여 권선비 및 측정한 전류 값을 통해 송,배전 선로의 전류 값을 파악함으로써 제어 모드에 따라 전원 공급용 또는 1차 변류기(CT)로 복합 활용하도록 한 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 초기 구동시에만 입력 전압에 대한 1차 과전압 방지만을 수행하며 정상 전압 변환시에는 1차 및 2차 과전압 방지를 계속 수행함으로써 반도체 소자로 구성된 전력 변환부에 낮고 안정된 전압을 지속적으로 공급하도록 한 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 자계를 통해 발생하는 입력 전류의 임피던스와 DC로 변환하는 정류회로와의 임피던스를 정합시켜 상시 최대 에너지가 공급될 수 있도록 구성하여 전력 획득 효율을 증가시켜 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 제어하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전반의 송,배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 연결되는 전류 전송 버스 바(bus-bar), 상기 전류 전송 버스 바 주위의 자계(磁界)에서 발생하는 전자기력(電磁氣力)을 통해 입력 전류를 발생시키는 자계 획득부, 상기 입력 전류의 전압 파형을 근거로, 제1 전압 범위를 초과하는 전압 구간에 해당하는 입력 전류를 차단하되, 차단되는 상기 전압 구간 중 상기 제1 전압 범위 내 사용 가능 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용하는 1차 과전압 방지부, 상기 1차 과전압 방지부의 과전압 방지 이후, 선택적으로, 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 2차 과전압 방지부, 제1 전압의 상기 입력 전류를 제2 전압으로 변환하는 전력 변환부, 변환된 상기 제2 전압의 입력 전류에 대한 충전 제어를 수행하는 충전부, 상기 충전부로부터 입력되는 입력 전류로 충전되어 출력 전원을 제공하는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 및 상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 근거로 상기 충전 제어에 대한 피드백을 제공하는 저장 장치 과전압 억제부를 포함한다.

상기 전류 전송 버스 바는 단일의 송전 선로 또는 배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결되는 것이 바람직하다.

상기 1차 과전압 방지부는 상기 입력 전류의 전압 파형이 상기 제1 전압 범위를 초과하면 초과 영역의 입력 전류를 차단한 후, 상기 전압 파형이 상기 제1 전압 범위 내로 진입하는 것을 감지하여 상기 제1 전압 범위 내 입력 전류를 허용하는 것이 바람직하다.

상기 2차 과전압 방지부는 상기 저장 장치 과전압 억제부를 통해 측정된 상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압이 기 설정 값 이상이거나 또는 상기 출력 전원의 출력이 기 설정 수준 이하이면, 상기 저장 장치 과전압 억제부의 제어에 따라 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 1차 과전압 방지부에서 출력되는 입력 전류를 상기 2차 과전압 방지부를 거치지 않고 상기 전력 변환부로 제공하여 상기 전력 변환부를 초기 구동시키며, 상기 전력 변환부가 변환하는 상기 제 2 전압의 전압 값이 정상 형성되면 상기 전력 변환부로 제공되는 상기 초기 구동시의 전류 공급 경로를 차단하는 전원 공급 선택부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 외부 제어 신호에 의해, 상기 자계 획득부의 입력 전류의 전류 값을 측정하는 2차 전류 센서를 포함하며, 상기 자계 획득부의 권선비 및 상기 2차 전류 센서에서 측정한 전류 값을 통해 상기 송전 선로 또는 배전 선로의 전류 값을 파악하여 출력하는 전류 변환부를 더 포함하며, 이때, 상기 2차 과전압 방지부는 상기 외부 제어 신호에 의해, 상기 제2 전압 범위와 관계없이 상기 입력 전류를 차단하는 것이 바람직하다.

더불어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 상기 입력 전류를 정류(整流)하는 정류부 및 상기 자계 획득부에서의 임피던스(Impedance)를 상기 정류부에서의 임피던스(Impedance)와 정합(matching)시키는 임피던스 정합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 자계를 통해 생성되는 입력 전류의 전압 파형에서 허용 전압 범위를 초과하는 입력 전류를 차단하면서 허용 전압 범위 내에서 사용 가능한 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용함으로써 과전압 구간에서도 정상적으로 에너지를 확보하도록 하여 고압 및 특 고압 송,배전 선로의 감시 장비나 측정 장비에 원활하게 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전반의 단일의 송,배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결하여 입력 전류를 확보함으로써 버스 바의 절단이나 직렬 연결에 따른 고전압의 위험 없이 안정적인 출력 전원을 확보하도록 하여 고전압에서의 절연 위험 및 쇼트(short)를 통한 대형사고의 위험을 방지하면서 저 내압 구성에 따라 비용을 절감하며 설치가 용이한 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 생성되는 입력 전류에 대해 선택적 과전압 방지로 1차 차단한 후, 슈퍼 커패시터의 충전 전압이나 출력 전원의 출력 수준 등에 따라 입력 전류 전체를 2차 차단함으로써 송,배전 선로의 광범위한 전류 대역을 고려한 과전압 방지를 효율적으로 수행하도록 하여 좁은 대역 내에서 한정적인 전력을 공급하는 기존의 전원 공급기와 달리 폭 넓은 대역에서 안정적인 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 입력 전류의 전류 값을 측정하여 권선비 및 측정한 전류 값을 통해 송,배전 선로의 전류 값을 파악함으로써 제어 모드에 따라 전원 공급용 또는 1차 변류기(CT)로 복합 활용하도록 하여 별도의 전류 측정용 1,2차 변류기(CT)가 필요 없어 무게, 부피 및 비용 측면에서 매우 실용적인 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 초기 구동시에만 입력 전압에 대한 1차 과전압 방지만을 수행하며 정상 전압 변환시에는 1차 및 2차 과전압 방지를 계속 수행함으로써 반도체 소자로 구성된 전력 변환부에 낮고 안정된 전압을 지속적으로 공급하도록 하여 전력 효율을 증가시키고 발열을 최소화하며 송,배전 선로에 흐르는 낮은 전류로도 전원을 효율적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 자계를 통해 발생하는 입력 전류의 임피던스를 정류되는 입력 전류의 임피던스와 정합시켜 상시 최대 에너지가 공급될 수 있도록 구성하며 전력 획득 효율이 증가하도록 하여 전류 변환 효율을 향상시키며 출력 전원의 공급 안정성을 더욱 개선하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치에서의 전원 공급의 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 구성 예시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 과전압 방지부의 동작을 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 과전압 방지부의 동작을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 및 전원 출력의 흐름을 포함하는 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 측정 모드의 동작 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 모드의 동작 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 측면도.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 구성 예시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 구성 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치의 측면도다.

도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전반의 송,배전 선로 버스 바(1: bus-bar)와 전기적으로 연결되는 전류 전송 버스 바(13: bus-bar), 상기 전류 전송 버스 바(13) 주위의 자계(磁界)에서 발생하는 전자기력(電磁氣力)을 통해 입력 전류를 발생시키는 자계 획득부(110), 상기 입력 전류의 전압 파형을 근거로, 제1 전압 범위를 초과하는 전압 구간에 해당하는 입력 전류를 차단하되, 차단되는 상기 전압 구간 중 상기 제1 전압 범위 내 사용 가능 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용하는 1차 과전압 방지부(120), 상기 1차 과전압 방지부(120)의 과전압 방지 이후, 선택적으로, 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 2차 과전압 방지부(130), 제1 전압의 상기 입력 전류를 제2 전압으로 변환하는 제1 전력 변환부(140), 변환된 상기 제2 전압의 입력 전류에 대한 충전 제어를 수행하는 충전부(145), 상기 충전부(145)로부터 입력되는 입력 전류로 충전되어 출력 전원을 제공하는 슈퍼 커패시터(150: Super Capacitor) 및 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압을 근거로 상기 충전 제어에 대한 피드백을 제공하는 저장 장치 과전압 억제부(155)를 포함한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 저장 장치 과전압 억제부(155)는 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압이 기 설정 수준 이상이면, 상기 입력 전류를 통한 충전을 차단하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 자계를 통해 생성되는 입력 전류의 전압 파형에서 허용 전압 범위를 초과하는 입력 전류를 차단하면서 허용 전압 범위 내에서 사용 가능한 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용하여 과전압 구간에서도 정상적으로 에너지를 확보할 수 있어 고압 및 특 고압 송,배전 선로(1)의 감시 장비나 측정 장비에 원활하게 전원을 공급할 수 있게 된다.

구체적 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 전력 배전 시스템의 배전반 내부의 각종 소규모 전자장치에 공급할 수 있는 전력을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 종래와 달리 배전반 내에 설치된 송,배전 선로 버스 바(1)를 절단하지 않고 상기 버스 바(1)와 병렬 연결 형태로 전력을 송전할 수 있도록 구성하여 입력 전압의 범위나 상간의 절연 문제를 야기하지 않으면서 안정적인 전력을 공급받을 수 있다.

상기 전류 전송 버스 바(13)는 단일의 송전 선로 또는 배전 선로 버스 바(1: bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상기 전류 전송 버스 바(13)는 상기 송전 선로 또는 배전 선로 버스 바(1: bus-bar)와 연결을 용이하게 하기 위한 버스 바 연결 볼트(11, 12)를 포함하는 것이 바람직하다.

전기적으로 병렬 연결된 상기 송, 배전 선로 버스 바(1) 및 상기 전류 전송 버스 바(13)는 합성 저항값에 따라 해당 저항값이 작을수록 더 많은 전류가 흐르게 되는데, 저항값이 크더라도 합성 저항값에서 해당 저항값의 비율만큼의 전류는 흐르게 되므로 병렬로 시스템을 구성한다고 하더라고 전력 생산이 가능해진다.

바람직한 실시 예로서, 상기 전류 전송 버스 바(13)의 저항값이 크게 되면 사용할 수 있는 에너지가 작아질 수 있으므로, 대략 상기 송, 배전 선로 버스 바(1)의 최대 수배 이상(예를 들어, 8배 이상)의 저항값 차이가 나지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 장치 내부의 상기 자계 획득부(110)에 관통하도록 상기 전류 전송 버스 바(13)를 일체형으로 제작하고 내부의 연결이나 접촉점을 최소화하여 저항값을 최소화시킬 수 있다.

보다 구체적인 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 송,배전 선로 버스 바(1)와 전기적으로 병렬 연결하는 전류 전송 버스 바(13)를 구성하면, 상기 전류 전송 버스 바는 병렬 연결된 관계로 상기 송,배전 선로 버스 바(1)의 저항값과 비교하여 상기 전류 전송 버스 바의 저항값에 해당하는 전류가 흐르게 된다.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 전류 전송 버스 바(13)에 흐르는 전류로 인해 발생하는 자계로부터 상기 입력 전류를 발생시켜 출력 전원을 획득하게 된다.

바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 전류 전송 버스 바(13)에 흐르는 전류로 발생하는 자계를 이용하여 전기력을 획득하기 위해 트로이덜 코어(troidal core)를 상기 자계 획득부(110)에 포함할 수 있다.

더욱 바람직한 실시 예로서, 상기 트로이덜 코어에 보다 많은 전류를 공급하기 위해서 병렬로 연결되어 공급되는 케이블을 상기 트로이덜 코어에 감아 전류를 증폭하여 트로이덜 코어에 보다 많은 자력선이 발생할 수 있도록 구성할 수 있다.

상술한 구성을 통해, 선로를 절단하여 사이즈가 큰 코어를 삽입해야 하는 종래의 자계 변환 전원 공급기에 비해 설치가 용이하며 높은 에너지를 얻을 수 있어 보다 효과적으로 활용할 수 있게 된다.

더욱 바람직하게는, 상기 자계 획득부로부터 발생하는 입력 전류를 더욱 효율적으로 변환하기 위해, 상기 트로이덜 코어의 임피던스와 입력 간의 임피던스를 매칭시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상술한 바와 같은 효율적 구성을 통해, 송,배전 선로 버스 바(1)의 사이즈나 흐르는 전류량과 상관없이 버스 바 형태의 대부분의 배전반에 적용할 수 있어 경제적이며 범용성이 매우 향상된다.

이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치는 송,배전반의 단일의 송,배전 선로 버스 바(1: bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결하여 입력 전류를 확보하여 버스 바의 절단이나 직렬 연결에 따른 고전압의 위험 없이 안정적인 출력 전원을 확보할 수 있어 고전압에서의 절연 위험 및 쇼트(short)를 통한 대형사고의 위험을 방지하면서 저 내압 구성에 따라 비용을 절감하며 설치가 용이하게 된다.

바람직한 실시 예로서, 상기 1차 과전압 방지부(120)는 상기 입력 전류의 전압 파형이 상기 제1 전압 범위를 초과하면 초과 영역의 입력 전류를 차단한 후, 상기 전압 파형이 상기 제1 전압 범위 내로 진입하는 것을 감지하여 상기 제1 전압 범위 내 입력 전류를 허용할 수 있다.

상기 2차 과전압 방지부(130)는 상기 저장 장치 과전압 억제부(155)를 통해 측정된 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압이 기 설정 값 이상이거나 또는 상기 출력 전원의 출력이 기 설정 수준 이하이면, 상기 저장 장치 과전압 억제부(155)의 제어에 따라 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 생성되는 입력 전류에 대해 선택적 과전압 방지로 1차 차단한 후, 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압이나 출력 전원의 출력 수준 등에 따라 입력 전류 전체를 2차 차단하여 송,배전 선로(1)의 광범위한 전류 대역을 고려한 과전압 방지를 효율적으로 수행할 수 있어 좁은 대역 내에서 한정적인 전력을 공급하는 기존의 전원 공급기와 달리 폭 넓은 대역에서 안정적인 전원을 공급하게 된다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 1차 과전압 방지부(120)에서 출력되는 입력 전류를 상기 2차 과전압 방지부(130)를 거치지 않고 상기 제1 전력 변환부(140)로 제공하여 상기 제1 전력 변환부(140)를 초기 구동시키며, 상기 제1 전력 변환부(140)가 변환하는 상기 제 2 전압의 전압 값이 정상 형성되면 상기 제1 전력 변환부(140)로 제공되는 상기 초기 구동시의 전류 공급 경로를 차단하는 전원 공급 선택부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 초기 구동시에만 입력 전압에 대한 1차 과전압 방지만을 수행하며 정상 전압 변환시에는 1차 및 2차 과전압 방지를 계속 수행하여 반도체 소자로 구성된 전력 변환부에 낮고 안정된 전압을 지속적으로 공급하게 되므로 전력 효율을 증가시키고 발열을 최소화하며 송,배전 선로에 흐르는 낮은 전류로도 전원을 효율적으로 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 외부 제어 신호에 의해, 상기 자계 획득부(110)의 입력 전류의 전류 값을 측정하는 2차 전류 센서(180)를 포함하며, 상기 자계 획득부(110)의 권선비 및 상기 2차 전류 센서(180)에서 측정한 전류 값을 통해 상기 송전 선로(1) 또는 배전 선로(1)의 전류 값을 파악하여 출력하는 전류 변환부(185)를 더 포함하며, 이때, 상기 2차 과전압 방지부(130)는 상기 외부 제어 신호에 의해, 상기 제2 전압 범위와 관계없이 상기 입력 전류를 차단하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상기 2차 전류 센서(180)는 상기 자계 획득부(110)에서의 입력 전류를 통해 상기 송전 선로(1) 또는 배전 선로(1)에 흐르는 전류를 측정하는 구성일 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 입력 전류의 전류 값을 측정하여 권선비 및 측정한 전류 값을 통해 송,배전 선로(1)의 전류 값을 파악하여 제어 모드에 따라 전원 공급용 또는 1차 변류기(CT)로 복합 활용할 수 있어 별도의 전류 측정용 1,2차 변류기(CT)가 필요 없으며 무게, 부피 및 비용 측면에서 매우 실용적이다.

더불어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 입력 전류를 정류(整流)하는 정류부(125) 및 상기 자계 획득부(110)에서의 임피던스(Impedance)를 상기 정류부(125)에서의 임피던스(Impedance)와 정합(matching)시키는 임피던스 정합부(115)를 더 포함할 수 있다.

상기 임피던스 정합부(115)는 상기 자계 획득부(110)의 자계 변화에 따른 임피던스 변화에 따라 임피던스를 자동으로 변화하여 최대 전력을 공급할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 자계를 통해 발생하는 입력 전류의 임피던스를 정류되는 입력 전류의 임피던스와 정합시켜 최대 전력을 전달할 수 있어 출력 전원의 공급 안정성을 더욱 개선하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 슈퍼 커패시터(150)의 전압을 감지하여 상기 전압의 전압 값을 출력하는 전압 감지부(152) 및 상기 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100) 내부에서 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하며, 상기 온도 센서에 의해 감지된 상기 온도 값을 출력하는 온도 변환부(195)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 슈퍼 커패시터(150) 대신 배터리를 적용할 수도 있다.

바람직한 실시 예로서, 상기 자계 획득부(110)는 송,배전 선로(1) 상에 흐르는 전류를 측정하기 위한 1차 자계 전류 변환 구성일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 입력 전류를 정류(整流)하는 정류부(125)를 더 포함하며, 이때 상기 정류부(125)는 상기 1차 과전압 방지부(120) 이후에 위치하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상술한 바와 같이, 상기 1차 과전압 방지부(120)는 입력되는 전압 파형에서 과전압 이상의 전압을 차단하기 위한 과전압 방지 구성이며, 상기 2차 과전압 방지부(130)는 상기 정류부(125)에서 변환된 입력 전류가 과전압이면 일정 구간을 차단하는 과전압 방지 구성이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)의 상기 제1 전력 변환부(140)는 상기 2차 과전압 방지부(130)에서 출력되는 상기 제1 전압의 입력 전류를 상기 충전부(145)로 제공하기 위한 상기 제2 전압으로 변환하여 상기 충전부(145)로 제공하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 제1 전력 변환부(140)에 필요한 전원을 선택적으로 공급하는 전원 공급 선택부를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 상기 전원 공급 선택부는 상기 1차 과전압 방지부(120)에서 출력되는 입력 전류를 상기 2차 과전압 방지부(130)를 거치지 않고 상기 제1 전력 변환부(140)로 제공하여 상기 제1 전력 변환부(140)를 초기 구동시키며, 상기 제1 전력 변환부(140)가 변환하는 상기 제 2 전압의 전압 값이 정상 형성되면 상기 제1 전력 변환부(140)로 제공되는 상기 초기 구동시의 전류 공급 경로를 차단할 수 있다.

이를 통해, 초기 구동시에만 입력 전압에 대한 1차 과전압 방지만을 수행하며 정상 전압 변환시에는 1차 및 2차 과전압 방지를 계속 수행하여 반도체 소자로 구성된 제1 전력 변환부(140)에 낮고 안정된 전압을 지속적으로 공급할 수 있어 전력 효율을 증가시키고 발열을 최소화하며 송,배전 선로(1)에 흐르는 낮은 전류로도 전원을 효율적으로 제공할 수 있다.

상기 충전부(145)는 상기 슈퍼 커패시터(150)에 충전하는 전압을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 슈퍼 커패시터(150)에 충전시에 과전류로 인한 반도체 소자 및 슈퍼 커패시터(150)의 소손을 방지하는 과전류 방지부(160)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 충전부(145)에서 공급되는 전압을 판단하여 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전력중 상기 충전부(145)에서 공급되는 전압을 우선 사용할 수 있도록 하여 슈퍼 커패시터(150)의 방전을 방지하는 방전 방지부(165)를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 슈퍼 커패시터(150)와 상기 충전부(145)에서 공급되는 전원을 사용자에게 필요한 전원으로 변경하는 제2 전력 변환부(170)를 더 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 슈퍼 커패시터(150)와 상기 충전부(145)에서 공급되는 전압에 따라 상기 제2 전력 변환부(170)를 온/오프(on/off)하여 단일 기준 전압 제어가 아닌 멀티 기준 전압 제어를 수행하는 출력 전원 제어부(175)를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 자계를 출력 전원으로 변환할 때 발생하는 전류의 역률을 향상시켜 기존에 비해 더욱 많은 에너지를 활용할 수 있으며, 또한 종래 장치의 고질적인 문제인 자계의 변환 대역폭(본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 50,000A(50KA)이상에서도 실질적으로 동작 가능하다)을 넓혀 어떤 영역에서도 전원 공급이 가능하다.

더불어, 상기 1차 과전압 방지부(120) 및 상기 2차 과전압 방지부(130)의 이중 방지 구성을 통해 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압의 과전압을 방지하여 입력되는 전압 원을 제어할 수 있도록 구성하여 고장 발생을 최소화시킨다.

또한, 내부의 온도 변환부(195)를 통해 소자의 과열 및 이상 여부를 감지할 수 있으며, 송,배전 선로(1)의 전류를 감지하는 전류 정보의 획득도 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차 과전압 방지부의 동작을 도시한 그래프다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)의 1차 과전압 방지부(120)는 입력 전류의 전압 파형에서 과전압으로 판단된 파형의 일부 영역(3)만을 선택적으로 억제하여, 지속적으로 과전압이 공급되어도 전원 공급이 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 1차 과전압 방지부(120)는 슈퍼 커패시터(150)의 충전 전압을 감지하여 충전 완료 상태를 확인하는 상기 저장 장치 과전압 억제부(155)에 의해서 제어되는 것이 바람직하다.

도 4와 같이, 입력되는 전압 파형에서 기 설정된 제한 설정 값(2) 이상의 전압이 공급이 되면, 종래의 방식은 (c)와 같은 방식으로 구동되어 특정 구간 전체(종래의 방식에 의해 과전압이라고 판단되는 구간 전체, 5 ~ 9 사이)의 입력 전류 전체가 차단되거나 상기 특정 구간 전체(5 ~ 9)에서 출력 전원의 제공을 제한하여 과전압 방지부 이후의 구성이 동작하지 않도록 구성되었다.

반면, 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 (b)의 방식으로 구동할 수 있는 데, 입력 전류의 전압 파형에서 과전압으로 설정된 값 이상의 전압(5,b1,d1)이 들어오면, 상기 1차 과전압 방지부(120)가 작동하여 상기 전압 파형에서 일부 영역(3)을 차단하고 공급 파형의 극성이 변화되거나 또는 기 설정된 과전압 범위 이내로 파형이 진입하는 것을 감지(a1,c1,6)하면 정상 동작하는 것을 반복 수행(5 ~ 6)하도록 구성한다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 (c)의 방식처럼 특정 구간 전체(5 ~ 9)를 사용할 수 없는 것이 아니라, 상기 특정 구간(5 ~ 9)에서도 과전압 설정 값 이하의 값에서는 일부 영역(4)의 에너지를 사용할 수 있도록 하여 사용 가능한 입력 전압의 대역을 대폭 증가시키며, 변환 효율을 높일 수 있게 된다.

이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 스마트 그리드 시스템의 구축시에 송,배전 선로(1) 상의 감시장비의 안정적 구동에 필요한 출력 전원을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 배전 시스템 중 고압 배전반 내의 각종 감시 장치들의 전원 공급 장치로 효율적인 활용이 가능하다.

따라서, 기존의 고압 PT를 대체할 수 있어 경제적이며 부피를 최소화할 수 있고, 고압 PT의 잦은 고장 및 사고를 최소화하여 전체 송배전 시스템의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차 과전압 방지부의 동작을 도시한 그래프다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 2차 과전압 방지부(130)를 통해 기 설정된 과전압 제한 값(7)을 넘어서거나, 상기 슈퍼 커패시터(150)가 충전 완료되었거나 출력 전원의 필요성이 최소화되는 경우, 혹은 상기 외부 제어 신호에 의해 특정 구간 전체(8 ~ 9)를 선택적으로 억제할 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 1차 과전압 방지부(120)에 의해 기 설정된 1차 과전압 제한 값(5)에 의해 입력 전류가 선 차단될 수 있으며, 이와 같은 1차, 2차 방지 구성을 통해, 송배전 선로의 전류 크기에 따른 장치 내부 구성의 이중 보호가 가능하여 사용 가능 대역이 매우 넓어진다.

이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 장치 내부의 각각의 구성 소자 및 반도체의 소비전력을 최소화시켜서 송배전 선로에 낮은 전류가 흐르는 경우도 전원 공급이 가능하도록 하여 보다 효과적인 전원 공급이 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 및 전원 출력의 흐름을 포함하는 예시도다.

바람직한 실시 예로서, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)의 상기 제1 전력 변환부(140)는 입력 전류(DC)를 변환하여 상기 제2 전력 변환부(170)에 독립적으로 공급하도록 구성할 수 있으며, 상기 충전부(145)는 상기 제1 전력 변환부(140)에 비해 낮은 전압(예를 들어, 1V이상 낮은 전압)으로 변환하여 상기 슈퍼 커패시터(150)를 충전시키도록 구성할 수 있다.

또한, 다른 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 슈퍼 커패시터(150)에 대해 상기 제1 전력 변환부(140)와 상기 충전부(145)가 방전 방지부(165)를 통해 상호 전력 교환을 하지 못하도록 전기적으로 구성할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 자계 획득부(110)에서 입력되는 입력 전류가 적으면, 상기 슈퍼 커패시터(150)에 충전된 에너지가 역으로 E 루프(E-LOOP)나 D 루프(D-LOOP)를 통해서 상기 충전부(145)나 상기 제1 전력 변환부(140)로 흐르지 못하도록 구성된다.

또한, 이러한 구성을 통해, 상기 제1 전력 변환부(140)를 통과하는 입력 전류는 A 루프(A-LOOP)로만 흐르고, 상기 충전부(145)를 통과하는 입력 전류는 B 루프(B-LOOP)로만 흐르며, 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 에너지는 C-루프(C-LOOP)로만으로 흐르도록 구성된다.

종래의 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 충전부(145)에서 슈퍼 커패시터(150)를 충전시키면서 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 에너지를 이용하여 제2 전력 변환부(170)를 구동하는 방식을 적용하여, 잦은 충,방전에 따른 열 발생과 슈퍼 커패시터(150)의 수명 단축을 초래하였다.

또한, 입력 전류가 없는 경우, 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전 에너지가 역으로 입력단까지 흘러 입력단의 일부 회로의 전력으로 소비되어 충전 에너지의 사용 시간을 단축시켰다.

반면, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 충전과 출력 간의 출력 전압의 제어 알고리즘에 영향을 받지 않도록 구성되어 슈퍼 커패시터(150)의 잦은 충,방전을 최소화하는 상기와 같은 구성을 통해, 발열을 억제하며 상기 슈퍼 커패시터(150)의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 측정 모드의 동작 예시도다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 외부 제어 신호를 입력받는 기능 선택부(122)에 의해 전류 측정 모드와 전원 공급 모드로 구분되어 동작할 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 기능 선택부(122)의 외부 제어 신호를 온(ON) 시키면, 상기 기능 선택부(122)와 상기 정류부(125) 사이의 전기적 연결을 차단하며 상기 외부 제어 신호에 의해 상기 1차 과전압 방지부(120)가 동작하게 된다.

따라서, 2차 전류 센서(180)를 포함하는 상기 전류 변환부(185)가 상기 기능 선택부(122)의 외부 제어 신호에 의해 차단된 전류를 측정하여 송,배전 선로(1)의 흐르는 전류를 감지하게 된다.

바람직한 실시 예로서, 상기 자계 획득부(110)에서 획득한 자계를 통해 생성되는 입력 전류가 정류부(125)로 흐르지 못함에 따라, 상기 자계 획득부(110), 공진부(113), 임피던스 정합부(115), 1차 과전압 방지부(120), 상기 임피던스 정합부(115), 상기 공진부(113), 상기 자계 획득부(110)로 연결되는 루프 내에서 흐르게 되며 이를 상기 전류 변환부(185)가 감지하게 된다.

이때, 상기 자계 획득부(110)에 흐르는 송,배전 선로(1) 상의 전류가 예를 들어 1000A이며 상기 자계 획득부(110)의 권선비가 400:1이면 상기 자계 획득부(110)의 권선에 흐르는 전류는 2,5A가 되어, 상기 전류 변환부(185)에 작은 영상 변류기를 적용해도 정확히 전류를 측정할 수 있게 된다.

종래의 전류 측정 방식은 추가적 전류 센서 및 대용량의 영상 변류기를 설치하여 송,배전 선로(1) 상의 전류를 측정하므로 설치 비용이 증가하며 측정이 용이하지 않았다.

반면, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 자계 획득부(110)와 상기 2차 전류 센서(180) 및 상기 전류 변환부(185)를 이용하여 송,배전 선로(1)에 흐르는 전류를 별도의 1차 변류기(CT) 없이 작은 영상 변류기를 통해 측정할 수 있다.

구체적 실시 예로 다시 설명하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 상기 외부 제어 신호에 의해 2차 과전압 방지부(130)를 구동시켜 상기 자계 획득부(110)의 출력 단자를 단락시키며, 송,배전 선로(1)에 흐르는 전류량과 상기 자계 획득부(110)의 권선비에 해당하는 전류를 변환시키되, 이를 상기 2차 전류 센서(180)에 통과시켜 송,배전 선로(1)에 흐르는 전류량을 판단하도록 구성하여 별도의 1차 변류기가 필요하지 않아 사용의 편의성이 증대된다.

이때, 바람직한 실시 예로서, 상기 제1 전력 변환부(140)에는 전원이 공급되지 않아 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전이 정지된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 모드의 동작 예시도다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)는 전원 공급 모드에서 동작하는 경우 도시한 루프를 따라 동작하는 것이 바람직하다.

상기 방전 방지부(165)는 충,방전의 횟수에 따라 수명이 결정되는 슈퍼 커패시터(150)의 특성을 고려하여 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충,방전을 최소화시켜 수명을 연장하도록 하기 위해, 상기 제1 전력 변환부(140)에서 전원이 공급이 되면 상기 슈퍼 커패시터(150)의 충전을 유도한다.

또한, 상기 방전 방지부(165)는 상기 제2 전력 변환부(170)를 오프(off) 시켜 충전 시간을 최소화하며, 상기 제1 전력 변환부(140)에서 공급되는 전압과 같은 전압으로 충전을 완료하도록 하게 된다.

이때, 상기 방전 방지부(165)는 상기 슈퍼 커패시터(150)의 전압이 상기 충전부(145)에서 공급되는 전압보다 낮은 경우에는 방전되지 못하도록 하여 충,방전 횟수를 최소화하도록 구성하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상기 충전부(145)는 충전 전류량을 근거로 상기 제1 전력 변환부(140)의 전압을 제어하여 일정한 전류를 지속적으로 공급하여, 상기 슈퍼 커패시터(150)의 수명을 연장할 수 있도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 전원 공급 선택부(135)는 상기 제1 전력 변환부(140)가 구동되는 전원을 선택적으로 공급하도록 구성하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상기 전원 공급 선택부(135)는 송,배전 선로(1)에 전류가 흘러 상기 정류부(125)에 의해서 전원이 공급되면 이 전원을 상기 제1 전력 변환부(140)에 공급하여 상기 제1 전력 변환부(140)가 초기 구동할 수 있도록 한다.

이후, 상기 전원 공급 선택부(135)는 상기 전원을 통해서 상기 제1 전력 변환부(140)가 정상 구동하여 출력 전압이 형성되면, 상기 정류부(125)에서 입력되는 전압을 차단한 후, 상기 제1 전력 변환부(140)에서 변환된 안정적인 전압을 사용할 수 있도록 전원 공급을 변경하는 것이 바람직하다.

이는, 상기 제1 전력 변환부(140) 역시 반도체 소자로 이루어져 제어됨으로 상기 반도체 소자에 안정적 전원을 공급하기 위해 필요한 전압으로 변경하는 레귤레이터를 사용하는 데, 상기 레귤레이터에 공급되는 전압이 높아지면 전력 손실과 발열이 증가하기 때문이다.

따라서, 상기 전원 공급 선택부(135)는 이를 방지하기 위해 낮은 출력과 안정된 전압을 공급하여 전력 효율을 증가시키고 발열을 최소화하도록 구성하여 송,배전 선로(1)에 낮은 전류가 흐르는 경우라도, 본 발명의 실시 예에 따른 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치(100)를 구동시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 출력 전원 제어부(175)는 출력 전원을 안정적으로 공급하기 위한 것으로서, 마이크로 프로세서나 반도체 소자의 경우 공급 전원이 불안정하면 이상 동작이 발생하여 반도체 소자의 소손으로 이어질 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 출력 전원 제어부(175)는 이를 방지하기 위해 상기 슈퍼 커패시터(150)에 충전된 에너지와 상기 충전부(145)를 통해 공급되는 전압을 실시간 감지하여 그에 따라 상기 제1 전력 변환부(140)의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시 예로서, 상기 출력 전원 제어부(175)는 상기 슈퍼 커패시터(150)에 설정된 전압 이상의 에너지가 충전되거나 상기 충전부(145)로부터의 공급 전압이 기 설정 값 이상이면 상기 제2 전력 변환부(170)를 온(On) 시킬 수 있다.

또한, 상기 출력 전원 제어부(175)는 상기 충전부(145)로부터의 공급 전원이 차단되어 상기 슈퍼 커패시터(150)의 전압이 기 설정 값 이하로 내려가면 불안정한 전원이 사용자에게 공급되지 않도록 상기 제2 전력 변환부(170)를 오프(Off) 시키는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

1: 송,배전 선로 10: 자계 획득부
15: 과전압 보호용 1차 소자 20: 전압 변환용 저항
25, 30: AC-DC 변환기 35: SMPS(Switching Mode Power Supply)
100: 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치 110: 자계 획득부
113: 공진부 115: 역률 개선부(임피던스 정합부)
120: 1차 과전압 방지부 122: 기능 선택부
125: 정류부 130: 2차 과전압 방지부
135: 전원 공급 선택부 140: 제1 전력 변환부
145: 충전부 150: 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)
152: 전압 감지부 155: 저장 장치 과전압 억제부
160: 과전류 방지부 165: 방전 방지부
170: 제2 전력 변환부 175: 출력 전원 제어부
180: 2차 전류 센서 185: 전류 변환부
190: 온도 센서 195: 온도 변환부

Claims

송,배전반의 송,배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 연결되는 전류 전송 버스 바(bus-bar);
상기 전류 전송 버스 바 주위의 자계(磁界)에서 발생하는 전자기력(電磁氣力)을 통해 입력 전류를 발생시키는 자계 획득부;
상기 입력 전류의 전압 파형을 근거로, 제1 전압 범위를 초과하는 전압 구간에 해당하는 입력 전류를 차단하되, 차단되는 상기 전압 구간 중 상기 제1 전압 범위 내 사용 가능 영역의 입력 전류를 선택적으로 허용하는 1차 과전압 방지부;
상기 1차 과전압 방지부의 과전압 방지 이후, 선택적으로, 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 2차 과전압 방지부;
제1 전압의 상기 입력 전류를 제2 전압으로 변환하는 전력 변환부;
변환된 상기 제2 전압의 입력 전류에 대한 충전 제어를 수행하는 충전부;
상기 충전부로부터 입력되는 입력 전류로 충전되어 출력 전원을 제공하는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor);및
상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 근거로 상기 충전 제어에 대한 피드백을 제공하는 저장 장치 과전압 억제부;를 포함하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서, 상기 전류 전송 버스 바는
단일의 송전 선로 또는 배전 선로 버스 바(bus-bar)와 전기적으로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서, 상기 1차 과전압 방지부는
상기 입력 전류의 전압 파형이 상기 제1 전압 범위를 초과하면 초과 영역의 입력 전류를 차단한 후, 상기 전압 파형이 상기 제1 전압 범위 내로 진입하는 것을 감지하여 상기 제1 전압 범위 내 입력 전류를 허용하는 것을 특징으로 하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서, 상기 2차 과전압 방지부는
상기 저장 장치 과전압 억제부를 통해 측정된 상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압이 기 설정 값 이상이거나 또는 상기 출력 전원의 출력이 기 설정 수준 이하이면, 상기 저장 장치 과전압 억제부의 제어에 따라 상기 입력 전류의 전압 파형에서 제2 전압 범위를 초과하는 전압 구간 전체에 해당하는 입력 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
1차 과전압 방지부에서 출력되는 입력 전류를 상기 2차 과전압 방지부를 거치지 않고 상기 전력 변환부로 제공하여 상기 전력 변환부를 초기 구동시키며, 상기 전력 변환부가 변환하는 상기 제 2 전압의 전압 값이 정상 형성되면 상기 전력 변환부로 제공되는 상기 초기 구동시의 전류 공급 경로를 차단하는 전원 공급 선택부;를 더 포함하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
외부 제어 신호에 의해, 상기 자계 획득부의 입력 전류의 전류 값을 측정하는 2차 전류 센서를 포함하며, 상기 자계 획득부의 권선비 및 상기 2차 전류 센서에서 측정한 전류 값을 통해 상기 송전 선로 또는 배전 선로의 전류 값을 파악하여 출력하는 전류 변환부;를 더 포함하며,
이때, 상기 2차 과전압 방지부는 상기 외부 제어 신호에 의해, 상기 제2 전압 범위와 관계없이 상기 입력 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 입력 전류를 정류(整流)하는 정류부;및
상기 자계 획득부에서의 임피던스(Impedance)를 상기 정류부에서의 임피던스(Impedance)와 정합(matching)시키는 임피던스 정합부;를 더 포함하는 버스 바 연결 자계 변환 전원 공급 장치.