KR20160039680A - 스마트 전력 시스템 - Google Patents

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제임스 지. 캘빈
마이클 코란
알버트 루약커스
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베드락 오토메이션 플렛폼즈 인크.
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Abstract

스마트 전력 시스템이 설명된다. 하나 이상의 구현에서, 스마트 전력 시스템은 마이크로컨트롤러 및 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된 전력 변환기를 포함한다. 시스템은 또한 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된 스위치 소자를 포함한다. 감지 소자가 전기 부하에 및 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고 전기 부하에 분배된 변환된 전기 에너지를 모니터하고 변환된 전기 에너지에 기초하여 피드백 신호를 공급하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러는 피드백 신호에 기초하여 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하는 것뿐만 아니라, 전력 변환기를 검증하고 모니터하도록 구성된다.

Description

스마트 전력 시스템{SMART POWER SYSTEM}
프로세스 제어 시스템들(PCS), 분산 제어 시스템들(DCS), 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 기반 시스템들, 감독 제어 및 데이터 획득(SCADA) 시스템들 등을 포함할 수 있는 산업 제어 시스템들(ICS)은 제품들의 제조 및 필수적인 서비스들의 제공에 유익하다. ICS는 물리적인 것들을 안전하게 제조하고 이동시키기 위해 수집, 모니터, 분석, 결정, 제어 및 동작하는 디지털 기술을 위한 라벨이다.
산업 제어 시스템들(ICS)은 전력을 공급, 송신, 및 사용하기 위해 다양한 전기적 구성 소자들을 이용하는 전기 전력 시스템들을 포함한다. 전형적으로, 전기 전력 시스템은 시스템에 전력을 공급하도록 구성된 하나 이상의 전원을 포함한다. 전원들은 DC 전력을 시스템에 전달하는 직류(DC) 전원들 또는 AC 전력을 시스템에 전달하는 교류(AC) 전원들일 수 있다. 전기 전력 시스템들은 기능을 수행하는 전기 부하들에 에너지를 전달한다. 이들 전기 부하는 그 범위가 센서들로부터 모터들까지 이를 수 있다.
스마트 전력 시스템이 설명된다. 하나 이상의 구현에서, 스마트 전력 시스템은 마이크로컨트롤러, 및 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된, 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 전력 변환기를 포함한다. 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 스위치 소자는 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된다. 전기 부하에 및 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 감지 소자는 전기 부하에 분배된 변환된 전기 에너지를 모니터하고, 변환된 전기 에너지에 기초하여 피드백 신호를 공급하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러는 피드백 신호에 기초하여 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하는 것뿐만 아니라, 전력 변환기를 검증하고 모니터하도록 구성된다.
본 요약은 상세한 설명에서 아래에 더 설명되는 단순화된 형태로 개념들의 선택을 도입하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인하고자 하는 것도 아니고, 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움을 주는 것으로서 사용하고자 하는 것도 아니다.
상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 상세한 설명 및 도면의 여러 예들의 동일한 참조 번호들의 사용은 유사하거나 동일한 아이템들을 표시할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 구현에 따른 스마트 전력 시스템을 도시한 블록도.
도 2a는 본 개시의 예시적 구현에 따른 스마트 전력 시스템의 스위치 소자를 도시한 회로도.
도 2b는 본 개시의 예시적 구현에 따른 도 2a에 도시한 스위치 소자를 동작시키기 위한 예시적 마이크로컨트롤러 제어 신호들(예를 들어, 마이크로컨트롤러 제어 신호 <1> 및 마이크로컨트롤러 신호 <2>)을 도시한 파형도.
도 3은 본 개시의 구현에 따른 스마트 전력 시스템이 통합되어 있는 백플레인을 도시한 블록도.
도 4는 본 개시의 예시적 구현에 따른 스마트 전력 시스템을 제어하는 예시적 방법을 도시한 흐름도.
개관
산업 제어 시스템들(ICS) 전력 전기 부하들에 의해 부하들이 일부 기능을 수행할 수 있게 하기 위해 전기 전력 시스템들이 채용되었다. 예를 들어, 전기 부하들은 산업 제어 시스템 내의 전용 기능을 수행하도록 구성된 입/출력(I/O) 모듈들을 포함할 수 있다. 이들 I/O 모듈은 과전류 이벤트들에 처하게 될 수 있다(예를 들어, I/O 모듈들은 "고온(hot)" 작동(run)한다). 그러나, 전력 시스템은 모듈들이 고온 작동하고 있을 때 전류를 I/O 모듈들에 여전히 제공할 수 있고, 이것은 결과적으로 I/O 모듈의 손상 또는 그것의 가능한 파괴를 일으킬 수 있다. 부가적으로, 전력 시스템은 산업 제어 시스템 내의 각각의 슬롯에 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 일부 슬롯들은 사용 중이 아닐 수 있다(예를 들어, 산업 제어 시스템 내의 슬롯은 그 슬롯과 인터페이스하는 I/O 모듈을 갖지 않는다).
따라서, 스마트 전력 시스템이 설명된다. 스마트 전력 시스템은 스마트 전력 시스템이 전력을 공급하는 하나 이상의 전기 부하를 모니터하도록 구성된다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템은 전기 부하들에 공급된 전류, 전기 부하와 관련된 온도 등을 모니터하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 스마트 전력 시스템은 전기 부하가 과전류 이벤트에 처해 있을 때 전기 부하에 전력을 공급하는 것을 멈출 수 있다. 하나 이상의 구현에서, 스마트 전력 시스템은 마이크로컨트롤러 및 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 전력 변환기를 포함한다. 전력 변환기는 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된다. 예를 들어, 전력 변환기는 전기 에너지를 교류(AC) 전기 에너지로부터 직류(DC) 전기 에너지로, 또는 그 반대로 변환할 수 있다. 또 다른 예에서, 전기 에너지의 진폭 특성들 및/또는 주파수 특성들은 수정될 수 있다. 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 스위치 소자는 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된다.
실시예들에서, 스위치 소자는 H 브리지 구성으로 배열된 복수의 스위치를 포함한다. 전기 부하에 및 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속된 감지 소자는 전기 부하에 분배된 변환된 전기 에너지를 모니터하고 변환된 전기 에너지의 특성에 기초하여 피드백 신호를 공급하도록 구성된다. 특정한 실시예에서, 감지 소자는 임피던스 소자를 포함한다.
마이크로컨트롤러는 피드백 신호에 기초하여 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터할 뿐만 아니라, 전력 변환기를 검증 및 모니터하도록 구성된다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러는 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 신호들을 발생하도록 구성될 수 있다. 한 구현에서, 제1 마이크로컨트롤러 제어 신호는 스위치 소자가 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 적어도 실질적으로 방지하기 위해 폐쇄 구성과 개방 구성 사이에서 전이하게 할 수 있는 반면, 제2 마이크로컨트롤러 제어 신호는 스위치 소자가 변환된 전기 에너지를 전기 부하에 분배하기 위해 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 전이하게 할 수 있다. 또 하나의 구현에서, 하나 이상의 마이크로컨트롤러 제어 신호(예를 들어, 교번 구형파들(alternating square waves) 등)는 스위치 소자가 변환된 전기 에너지를 수정하게 할 수 있다(예를 들어, 변환된 전기 에너지를 나타내는 전기 신호의 주파수 특성을 수정하게 할 수 있다).
예시적 스마트 전력 시스템
도 1은 하나 이상의 전기 부하(102)(예를 들어, 전기 부하들(104A, 104B)이 간단히 하기 위해 도시됨)로의 전력 분배를 모니터 및/또는 제어하도록 동작가능한 본 개시에 따른 예시적 스마트 전력 시스템(100)을 도시한다. 하나 이상의 구현에서, 전기 부하들(102)은 산업 제어 시스템(ICS)의 입/출력(I/O) 모듈들(104)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입/출력 모듈(104)은 전기 통신 인프라(telecommunications infrastructure) 내에서 이용되는 입/출력 모듈을 포함할 수 있다. 또 하나의 구현에서, 입/출력 모듈은 산업 및 프로세스 제어 시스템 인프라 내에서 이용되는 입/출력 모듈을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스마트 전력 시스템(100)은 시스템(100)에 전력 변환 기능을 제공하도록 구성된 전력 변환기(106)를 포함한다. 전력 변환기(106)는 전기 에너지를 수신하는 입력 단자(108) 및 시스템(100)에 변환된 전기 에너지를 공급하는 하나 이상의 출력 단자(예를 들어, 출력 단자들(110, 112)이 간단히 하기 위해 도시됨)를 포함한다. 전력 변환기(106)는 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된다. 예를 들어, 전력 변환기(106)는 전압 진폭 특성 및/또는 전압 주파수 특성을 수정하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 전력 변환기(106)는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하고, 또는 그 반대로 변환하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 전력 변환기(106)는 약 90볼트 AC(90 VAC) 내지 240볼트 AC(240 VAC)의 범위의 전기 에너지를 수신하도록 구성된다. 다른 구현들에서, 전력 변환기는 24볼트 DC(24 VDC) 전력 공급으로부터 전기 에너지를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 전력 변환기(106)는 입력 단자(108)에서 90볼트 AC(90 VAC) 신호를 수신할 수 있다. 또 다른 예에서, 전력 변환기(106)는 입력 단자(108)에서 120볼트 AC(120 VAC) 신호를 수신할 수 있다. 또 다른 예에서, 전력 변환기(106)는 입력 단자(108)에서 240볼트 AC(240 VAC) 신호를 수신할 수 있다.
스마트 전력 시스템(100)은 또한 하나 이상의 스위치 소자를 포함한다. 도 1에서, 도시된 스마트 전력 시스템(100)은 전기 부하들(102)(예를 들어, 전기 부하(104A) 및 전기 부하(104B))의 동작(예를 들어, 전력 공급)을 제어하도록 구성된 제1 스위치 소자(114) 및 제2 스위치 소자(116)를 포함한다. 예를 들어, 스위치 소자들(114, 116)은 부하들(104A, 104B)에 전력을 공급하기 위해 전기 부하들(104A, 104B)에 변환된 전기 에너지를 공급하도록 구성된다. 제1 및 제2 스위치 소자들(114, 116)은 각각 출력 단자들(110, 112)에 전기적으로 접속된다. 스위치 소자들(114, 116)은 전류 흐름을 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성과 전류 흐름을 가능하게 하는 폐쇄 구성을 각각 갖도록 구성된다. 하나 이상의 구현에서, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 스위치 소자들(114, 116)은 각각의 스위치 소자(114, 116)에 입력되는 신호의 주파수 특성에 대해 수정된 주파수 특성을 갖는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
각각의 스위치 소자(114, 116)는 각각의 부하(104A, 104B)를 모니터하도록 구성된 감지 소자(118, 120)에 전기적으로 접속된다. 스위치 소자들(114, 116)은 각각의 부하(104A, 104B)에 전류 흐름에 기초한 피드백 신호를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 각각의 감지 소자(118, 120)는 각각의 전기 부하(예를 들어, 전기 부하들(104A, 104B))에 전기적으로 접속된다. 감지 소자들(118, 120)은 각각의 전기 부하들(104A, 104B)을 모니터하고 전기 부하(104A, 104B)의 모니터링에 기초하여 피드백 신호를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 피드백 신호들은 각각의 전기 부하(104A, 104B)에 공급되는 전류 값을 나타내는 신호를 포함할 수 있다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 스위치 소자(114) 및 제2 스위치 소자(116)는 H 브리지 구성(예를 들어, H 브리지 장치) 내에 배열된 다중 스위치들(202, 204, 206, 208)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현에서, 스위치들(202, 204, 206, 208)은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들(MOSFET들)과 같은 하나 이상의 트랜지스터, 전기기계적 릴레이들(electromechanical relays) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 구현에서, 스위치들(202, 204, 206, 208)은 드레인 단자(202A, 204A, 206A, 208A), 소스 단자(202B, 204B, 206B, 208B), 및 게이트 단자(202C, 204C, 206C, 208C)를 포함하는 MOSFET 장치를 각각 포함한다. 또한, 다음의 논의에서, 스위치(202)와 스위치(206)의 조합 및/또는 스위치(204와 208)의 조합은 각각 "공통 FET 쌍"이라고 할 수 있다. 감지 소자들(118, 120)은 도 2a에 도시한 바와 같이, 각각 임피던스 소자들(210, 212)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 소자들(210, 212)은 하나 이상의 저항기, 알려진 저항을 갖는 전기적 트레이스, 또는 하나 이상의 MOSFET를 포함할 수 있다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 스위치 소자(114)는 스위치들(202, 204)의 드레인 단자들(202B, 204B)에 전기적으로 접속된 입력 단자(214)를 포함한다. 제1 스위치 소자(114)의 입력 단자(214)는 전력 변환기(106)로부터 변환된 전기 에너지를 수신하도록 구성되고, 출력 단자들(216, 218)은 부하(104A)에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 제1 출력 단자(216)는 스위치(202)의 소스 단자(202A)와 스위치(206)의 드레인 단자(206B) 사이에 전기적으로 접속되고, 출력 단자(218)는 스위치(204)의 소스 단자(204A)와 스위치(208)의 드레인 단자(208B) 사이에 전기적으로 접속된다. 스위치(206)의 소스 단자(206A)와 스위치(208)의 소스 단자(208A)는 마이크로컨트롤러(122), 제2 스위치 소자(116), 및 감지 소자(118)에 전기적으로 접속된다.
제2 스위치 소자(116)는 (예를 들어, H 브리지 장치로서 채용된 스위칭 소자와 비교하여) 스위칭 소자에 요구되는 스위치들의 수를 줄이는, 직렬로 배열된 스위치들(220, 222)을 포함한다. 하나 이상의 구현에서, 스위치들(220, 222)은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들(MOSFET들)과 같은 하나 이상의 트랜지스터, 전기기계적 릴레이들 등을 포함할 수 있다. 특정한 구현에서, 스위치 소자(116)는 스위치들(202, 204)의 소스 단자들(202B, 204B)에 전기적으로 접속된 입력 단자(224), 및 출력 단자(226)를 포함한다. 제2 스위치 소자(116)의 입력 단자(224)는 제1 스위치 소자(118)로부터 변환된 전기 에너지를 수신하도록 구성된다. 출력 단자(226)는 부하(104B)에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 도시한 바와 같이, 출력 단자(226)는 스위치(220)의 소스 단자(220A)와 스위치(222)의 드레인 단자(222B) 사이에 전기적으로 접속된다. 스위치(222)의 소스 단자(222A)는 마이크로컨트롤러(122) 및 감지 소자(120)에 전기적으로 접속된다. 일부 구현들에서, 시스템(100)은 시스템(100)의 능력들에 따라 부가적인 전기 부하들(102)을 포함할 수 있다. 이들 구현에서, 시스템(100)은 각각의 부가적인 전기 부하를 위한 부가적인 스위치 소자(예를 들어, 직렬로 배열된 스위치들(220, 222)) 및 대응하는 감지 소자를 채용할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스마트 전력 시스템(100)은 전기 부하들(102)로의 전력 분배를 제어하고 모니터하도록 구성된 마이크로컨트롤러(122)를 포함한다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(120)는 전기 부하들(104A, 104B)로의 변환된 전기 에너지의 분배를 모니터 및/또는 제어하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러(120)는 전력 변환기(106), 스위치 소자들(114, 116), 및 감지 소자들(118, 120)에 전기적으로 접속된다.
도시한 바와 같이, 마이크로컨트롤러(122)는 프로세서(124) 및 메모리(126)를 포함한다. 프로세서(124)는 마이크로컨트롤러(122)에 대한 프로세싱 기능을 제공하고 임의 수의 프로세서들 또는 다른 프로세싱 시스템들, 및 마이크로컨트롤러(122)에 의해 액세스되거나 발생된 데이터 및 다른 정보를 저장하는 상주 또는 외부 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서(124)는 여기에 설명된 기술들을 구현하는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램(예를 들어, 모듈)을 실행할 수 있다. 메모리(126)는 마이크로컨트롤러(122)의 동작과 관련된 다양한 데이터를 저장하는 저장 기능, 여기에 설명된 소프트웨어 기능, 또는 프로세서(124) 및 마이크로컨트롤러(122)의 다른 소자들에 여기에 설명된 단계들을 수행하라고 명령하는 다른 데이터를 제공하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체(tangible computer-readable media)의 예이다. 단일 메모리(126)가 마이크로컨트롤러(122) 내에 도시되지만, 폭넓은 다양한 타입들 및 조합들의 메모리가 채용될 수 있다. 메모리(126)는 프로세서(124)와 일체로 될 수 있고, 스탠드얼론 메모리, 또는 이 둘 다의 조합일 수 있다. 메모리는 예를 들어, RAM, ROM, 플래시(예를 들어, SD 카드, 미니-SD 카드, 마이크로-SD 카드), 자기, 광, USB 메모리 장치들 등과 같은 착탈식 및 비착탈식 메모리 소자들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 마이크로컨트롤러(122)는 메모리(126) 내에 저장가능하고 프로세서(124)에 의해 실행가능한 스마트 전력 시스템 모듈(128)을 포함한다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 하나 이상의 시스템(100) 제어를 정하고 구동하기 위해 프로세서(124)에 의해 실행되도록 구성된 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함할 수 있다. 한 구현에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 하나 이상의 입력 파라미터에 기초하여 스위치 소자들(114, 116)의 동작을 제어하는 기능을 나타낸다. 입력 파라미터들은 감지 소자들(118, 120)에 의해 공급된 피드백 신호들, 전력 변환기(106)와 관련된 전력 변환 파라미터들을 나타내는 모니터링 신호들 및 외부 컨트롤러로부터 수신된 신호들을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다.
여기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 시스템(100)의 하나 이상의 양태의 동작을 제어하기 위해 프로세서(124)가 입력 파라미터들을 하나 이상의 프로그래머블 임계값들과 비교하게 하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 업그레이드가능할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 명령어들은 업그레이드의 요건들에 따라 교체된다). 예를 들어, 하나 이상의 프로그래머블 임계값은 시스템(100)과 인터페이스하는 전기 부하들(102)에 기초하여 업그레이드될 수 있다(예를 들어, 시스템(100)과 인터페이스하는 전기 부하(102)와 관련된 상이한 전력 특성들에 기초하여 컴퓨터 판독가능 명령어들을 업그레이드한다).
일부 구현들에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)가 메모리(126) 내에 전기 부하들(102)에 관한 이력 데이터를 저장하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)가 전기 부하들(102)과 관련된 온도들(예를 들어, 이산 시간 간격들에서의 온도)을 저장하게 하고, 전기 부하들(102)에 전달된 전류에 관한 데이터(예를 들어, 이산 시간 간격들에서 전기 부하들에 전달된 전류 값들)를 저장하게 하는 등을 할 수 있다. 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)가 특정한 전기 부하(102)에 관한 이력 트렌드 데이터(예를 들어, 전기 부하(102A)와 관련된 이력 트렌드 데이터, 전기 부하(102B)와 관련된 이력 트렌드 데이타 등)를 공급하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 특정한 부하(102)가 불량이라는 것(또는 부하(102)의 불량이 곧 일어난다는 것)을 스마트 전력 시스템(100)과 관련된 사용자에게 경보하기 위해 이력 트렌드 데이터를 이용할 수 있다.
마이크로컨트롤러(122)는 스위치 소자들(114, 116)에 동작 접속(operatively connect)될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시한 바와 같이, 마이크로컨트롤러(122)는 게이트 단자들(202C, 204C, 206C, 208C, 220C, 222C)에 동작 접속된다. 스마트 전력 시스템(100)의 동작 동안에, 마이크로컨트롤러(122)는 각각의 스위치 소자들(114, 116)의 동작을 제어하기 위해 게이트 단자들(202C, 204C, 206C, 208C, 220C, 222C)에 제어 신호들(예를 들어, 동작 신호들)을 선택적으로 발행하도록 구성된다. 스위치 소자(114)의 단자들(202C, 208C) 및 스위치 소자(116)의 단자(222C)는 제1 마이크로컨트롤러 제어 신호를 수신하도록 구성되고; 스위치 소자(114)의 단자들(204C, 206C) 및 스위치 소자(116)의 단자(220C)는 제2 마이크로컨트롤러 제어 신호를 수신하도록 구성된다.
실시예들에서, 제1 마이크로컨트롤러 제어 신호는 구형파 특성들을 갖는 신호를 포함할 수 있고, 제2 마이크로컨트롤러 제어 신호는 제1 마이크로컨트롤러 제어 신호에 대해 거의 180도(180°) 이상(out of phase)인 구형파 특성들을 갖는 신호를 포함할 수 있다(도 2b 참조). 예를 들어, 제1 이산 시간 간격 동안에, 제어 신호들은 스위치들(202, 208, 220)이 전류 흐름을 가능하게 하는 폐쇄 구성에 있게 할 수 있고 스위치들(204, 206, 222)이 전류 흐름을 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성에 있게 할 수 있다. 제2 이산 시간 간격 동안에, 제어 신호들은 스위치들(204, 206, 220)이 전류 흐름을 가능하게 하는 폐쇄 구성에 있게 할 수 있고 스위치들(202, 208, 222)이 전류 흐름을 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성에 있게 할 수 있다. 서로에 대해 적어도 거의 180도(180°) 이상인 제어 신호들을 이용하면, 스위치 소자들(114, 116)이 부하들(104A, 104B)에 적어도 부분적으로 전력을 공급하는 데 이용되는 출력 단자들(216, 218)에서 더 높은 주파수 변환된 에너지 신호(예를 들어, 스위치 소자(114)의 입력 단자(214)에서 변환된 신호의 주파수 특성들에 대해 더 높은 주파수 특성들을 갖는 변환된 신호)를 발생하게 할 수 있다.
도 2b에 도시된 마이크로컨트롤러 제어 신호들은 스위치 소자들(114, 116)이 부하(102)에 변환된 전기 에너지를 분배하는 폐쇄 구성에 있을 때 스위치 소자들(114, 116)을 제어하는 데 이용된다. 마이크로컨트롤러(122)는 또한 스위치 소자들(114, 116)이 변환된 전기 에너지의 분배를 가능하게 하는 폐쇄 구성과 변환된 전기 에너지의 분배를 방지하는 개방 구성 사이에서 전이하게 하는 마이크로컨트롤러 제어 신호들을 발행하도록 구성된다.
스마트 전력 시스템 모듈(128)은 감지 소자들(118, 120)로부터 수신된 피드백 신호들에 기초하여 스위치 소자들(114, 116)을 동작시키도록 구성될 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 피드백 신호들은 각각의 스위치 소자(114, 116) 및/또는 각각의 스위치 소자(118, 120)를 통한 전류 흐름을 나타낸다. 한 구현에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)가 피드백 신호들을 프로그래머블 전류 임계값과 비교하게 하도록 구성된다. 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)에 스위칭 소자(114, 116)로 하여금 폐쇄 구성으로부터 개방 구성으로 전이하게 하기 위해 마이크로컨트롤러 신호의 발생을 하라고 명령하도록 더 구성되고, 이것은 전기 부하(102)가 과전류 이벤트로 인해 손상되거가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 프로그래머블 전류 임계값은 시스템(100)과 인터페이스된 전기 부하(102)에 기초하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 제1 프로그래머블 전류 임계값은 제1 전기 부하(104A)에 대해 정의될 수 있고, 제2 프로그래머블 전류 임계값(예를 들어, 하위 전류 임계값, 상위 전류 임계값, 동일한 전류 임계값)이 제2 전기 부하(104B)에 대해 정의될 수 있다. 또 하나의 구현에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 전력 변환기(106)로부터 수신된 모니터링 신호들에 기초하여 스위치 소자들(114, 116)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(122)는 전력 변환기(106)와 관련된 전력 효율 및/또는 전력 변환 파라미터들을 계속 모니터하기 위해 전력 변환기(106)와 인터페이스하도록 구성된다. 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 또한 프로세서(124)가 전력 변환기(106)가 동작한다는 것을 검증하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)가 전력 효율 및/또는 전력 변환 파라미터들이 프로그래머블 전력 변환기 파라미터들의 설정 범위 내에서 동작한다는 것을 검증하게 하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(130)는 마이크로컨트롤러(122) 및 전기 부하들(102)과 인터페이스하도록 구성된다. 컨트롤러(130)는 프로세서(132) 및 메모리(134)를 포함하고 마이크로컨트롤러(122)와 양방향으로 통신하도록 구성된다. 컨트롤러(130)는 스마트 전력 시스템(100) 외부에 있을 수 있고 마이크로컨트롤러(122)의 동작을 적어도 부분적으로 제어하고/하거나 전기 부하 파라미터들(예를 들어, 진단 정보)을 마이크로컨트롤러(122)에 제공하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(130)의 관점에서, 마이크로컨트롤러(122)는 입/출력 모듈인 것으로 나타날 수 있다.
한 구현에서, 컨트롤러(130) 및/또는 마이크로컨트롤러(122)는 서로 또는 시스템(100)의 다른 구성 소자들과 식별하기 위한 각각의 고유 보안 크리덴셜(unique security credential)(예를 들어, 키(136) 및 키(138))을 각각 포함할 수 있다. 이들 키(136, 138)는 보안 기능을 시스템(100)에 제공하기 위해 키 쌍을 형성하도록 각각의 컨트롤러(130) 및 마이크로컨트롤러(122)에 제공될 수 있다. 컨트롤러(130)는 컨트롤러(130)가 마이크로컨트롤러(122)와 관련된 키(138)를 식별할 수 없는 경우에 마이크로컨트롤러(122)가 동작하는 것을 방지하도록, 또는 그 반대이도록 구성될 수 있다. 키들(136, 138)을 이용하면, 시스템(100)의 허가되지 않은 사용이 방지될 수 있거나 다른 제조자의 마이크로컨트롤러들(또는 컨트롤러들)이 시스템(100)에 이용되는 것이 방지될 수 있다.
컨트롤러(130)는 또한 전기 부하들(102)에 접속된다. 컨트롤러(130)는 전기 부하들(102)로부터 하나 이상의 전기 부하 파라미터를 나타내는 전기 부하 신호들을 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 파라미터들은 부하(102)를 통하는 전류 흐름을 나타내는 파라미터들, 전기 부하와 관련된 온도 등을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않는다. 이들 파라미터는 전기 부하들(102)로부터 수신된 진단 정보를 나타낼 수 있다. 컨트롤러(130)는 마이크로컨트롤러(122)에 전기 부하 파라미터들을 나타내는 컨트롤러 신호를 제공하도록 구성된다. 한 구현에서, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)에 컨트롤러 신호를 프로그래머블 전기 부하 파라미터 임계값과 비교하라고 명령하도록 구성된다. 전기 부하 파라미터 임계값은 전기 부하 전류 흐름 임계값, 전기 부하 온도 임계값 등을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)에 전기 부하(104A)와 관련된 전기 부하 파라미터 임계값을 각각의 프로그래머블 전기 부하 파라미터 임계값과 비교하라고 명령할 수 있다. 비교(예를 들어, 전기 부하(104A) 내의 온도는 너무 높고, 전기 부하(104A)는 너무 많은 전류를 수신하는 등)에 기초하여, 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)에 전기 부하(104A)에 대응하는 스위치 소자(114, 116)로 하여금 변환된 전기 에너지가 전기 부하(104A)에 전력을 공급하는 것을 적어도 실질적으로 방지하기 위해 폐쇄 구성으로부터 개방 구성으로 전이하게 하라고 명령하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 컨트롤러(130)는 마이크로컨트롤러(122)에 대한 슬레이브 장치를 포함한다.
도 3은 스마트 전력 시스템(100)이 백플레인(300) 내에 통합된 본 개시의 예시적 구현에 따른 백플레인(300)을 포함하는 예시적 시스템을 도시한다. 백플레인(300)과 같은 백플레인들은 전력 및/또는 통신 신호 송신을 위한 산업 시스템들 또는 전기 통신 시스템들 내에서 전형적으로 이용된다. 도시한 바와 같이, 백플레인(300)은 플러그가능한 입/출력(I/O) 모듈들(302)(예를 들어, 전기 부하(102))을 포함한다. 예를 들어, 백플레인(300)은 입/출력 모듈들(302)을 스마트 전력 시스템(100)과 인터페이스시키는, 입/출력 모듈들(302)과 결합(mate with)하도록 구성된 커넥터들(304)(예를 들어, 슬롯들)을 포함할 수 있고, 스마트 전력 시스템(100)은 위에 설명된 바와 같이 입/출력 모듈들(302)에 적어도 부분적으로 전력을 공급하는 데 이용된다. 예를 들어, 백플레인(300)은 DC 전원 또는 AC 전원과 같은 전원(306)을 이용할 수 있고, 스마트 전력 시스템(100)의 전력 변환기(106)는 위에 설명된 바와 같이 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하고 변환된 전기 에너지를 이용하여 입/출력 모듈들(302)에 적어도 부분적으로 전력을 공급하도록 구성된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전기 부하들(102)(예를 들어, 입/출력 모듈들(302))은 각각의 부하(102)에 프로세싱 기능을 제공하도록 구성된 프로세서(308)를 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 입/출력 모듈들(302)은 본 개시 내에서 설명된 바와 같이, 컨트롤러(130)와 인터페이스하도록 구성된다. 프로세서(308)는 컨트롤러(130)에 하나 이상의 전기 부하(102) 파라미터를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파라미터들은 부하(102)와 관련된 전류 흐름, 부하(102)와 관련된 온도들 등과 같은 진단 정보를 포함할 수 있다.
한 구현에서, 입/출력 모듈들(302)은 산업 제어 시스템 내에서 이용되는 입력 모듈들, 출력 모듈들, 및/또는 입력 및 출력 모듈들을 포함할 수 있다. 입력 모듈들은 프로세스 또는 현장에서의 산업 제어 시스템의 입력 기구들로부터 정보를 수신하는 데 사용될 수 있는 반면, 출력 모듈들은 현장에서의 출력 기구들에 명령어들을 송신하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, I/O 모듈(302)은 가스 발전소(gas plant), 정제 공장(refinery) 등을 위한 파이핑(piping)에서의 압력을 측정하는 센서와 같은 프로세스 센서에 접속될 수 있다. 구현들에서, 입/출력 모듈들(302)은 제작, 생산, 발전, 제조, 및 정제와 같은 산업 프로세스들; 물 처리 및 분배, 폐수 수집 및 처리, 오일 및 가스 파이프라인들, 전력 송신 및 분배, 풍력 발전소(wind farms), 및 대형 통신 시스템들과 같은 인프라 프로세스들; 빌딩, 공항, 선박, 및 우주 정거장들을 위한 설비 프로세스들(예를 들어, HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 설비 및 에너지 소비를 모니터 및 제어하는 것); 오일 및 가스, 정제, 화학, 제약, 음식 및 음료, 물 및 폐수, 펄프 및 종이, 공익 설비 전력, 탄광, 금속들과 같은 대형 캠퍼스 산업 프로세스 시설들, 및/또는 중요한 인프라들을 포함하지만, 반드시 이들에 제한되지 않는 응용들에서 데이터를 수집하고 시스템들을 제어하는 데 사용될 수 있다.
또 하나의 구현에서, 입/출력 모듈들(302)은 전기 통신 네트워크 내에서 이용되는 입력 모듈들, 출력 모듈들, 및/또는 입력 및 출력 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 모듈들은 전기 통신 네트워크의 입력 기구들로부터 정보를 수신하는 데 사용될 수 있는 반면, 출력 모듈들은 전기 통신 네트워크 내의 출력 기구들에 명령어들을 송신하는 데 사용될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 백플레인(300)은 거기에 통합될 수 있는, 하나 이상의 추가적인 스마트 전력 시스템(100)을 포함할 수 있다. 추가적인 스마트 전력 시스템들(100)은 스마트 전력 시스템들(100) 중 하나 이상이 비동작 상태로 되는 경우에 백플레인(300) 내에 중복 기능(redundant functionality)을 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 백플레인(300) 내에 통합된 각각의 스마트 전력 시스템(100)(예를 들어, 시스템(100(1)), 시스템(100(2)), ... 시스템(100(N)))은 백플레인(300)에 접속된 각각의 I/O 모듈(302)(예를 들어, 전기 부하(102))와 개별적으로 인터페이스한다. 한 구현에서, 각각의 스마트 전력 시스템(100)은 입/출력 모듈들(302)이 단일 전력 시스템(100)에 의해서만 전력이 공급될 수 있도록 각각의 I/O 모듈(302)에 충분한 양의 변환된 전기 에너지를 공급하도록 구성된다. 또 하나의 구현에서, 하나 이상의 스마트 전력 시스템(100)은 입/출력 모듈들(302)에 전력을 공급하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 스마트 전력 시스템(100) 및 제2 스마트 전력 시스템(100)은 제1 I/O 모듈(302)에 적어도 실질적으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(130)는 어떤 시스템(100(1), 시스템(100(2)), ... 시스템(100(N)))이 백플레인(300)의 요건들에 따라 어떤 I/O 모듈(302)에 변환된 전기 에너지를 공급하는 지를 선택하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 단지 하나의 컨트롤러(130)가 도시되지만, 다중의 컨트롤러들(130)이 컨트롤러(130)에 중복 기능을 제공하기 위해 백플레인(300) 내에서 이용될 수 있다는 것이 숙고된다.
한 구현에서, 스마트 전력 시스템들(100)은 하나 이상의 커넥터(304)에 전력을 선택적으로 공급하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(130)(또는 컨트롤러들(130))는 하나 이상의 커넥터(304)가 사용 중이지 않다는 정보를 스마트 전력 시스템들(100)(예를 들어, 시스템(110)의 프로세서(124))에 제공하도록 구성될 수 있다. 스마트 전력 시스템들(100)은 이들 커넥터(304)에의 전력의 분배를 방지하기 위해 이 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 스마트 전력 시스템들(100)의 스마트 전력 시스템 모듈(128)은 프로세서(124)로 하여금 사용되지 않은 커넥터(304)에 대응하는 스위치 소자(예를 들어, 스위치 소자(114), 스위치 소자(116))가 폐쇄 구성으로 전이하는 것을 방지하게 할 수 있다.
예시적 스마트 전력 시스템 프로세스들
도 4는 본 개시의 예시적 구현에 따른 스마트 전력 시스템(100)을 동작시키는 예시적 프로세스(방법)(400)를 도시한다. 도시된 방법(400)에서, 전기 에너지가 한 형태로부터 다른 형태로 변환된다(블록 402). 예를 들어, 전력 변환기(106)는 제1 형태의 전기 에너지를 수신하고 제1 형태의 전기 에너지를 제2 형태의 전기 에너지로 변환하도록 구성된다(예를 들어, 전압 진폭 특성을 수정하고, 전압 주파수 특성을 수정하고, AC 전압 신호로부터 DC 전압 신호로 변환하고, DC 전압 신호로부터 AC 전압 신호로 변환함). 도 4에 도시한 바와 같이, 변환된 전기 에너지의 분배는 스위치 소자에 의해 제어된다(블록 404). 하나 이상의 구현에서, 스위치 소자들(114, 116)은 전기 부하(102)로의 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된다. 위에 설명된 바와 같이, 마이크로컨트롤러(122)는 스위치 소자들(114, 116)이 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하게 하는, 스위치 소자들(114, 116)의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(122)는 스위치 소자(114, 116)가 전기 부하들(102)로의 변환된 전기 에너지의 분배를 적어도 실질적으로 방지하기 위해 폐쇄 구성으로부터 개방 구성으로 전이하게 하도록 구성된다. 또 다른 예에서, 마이크로컨트롤러는 스위치 소자(114, 116)가 전기 부하들(102)로의 변환된 전기 에너지의 분배를 가능하게 하기 위해 개방 구성으로부터 폐쇄 구성으로 전이하게 하도록 구성된다.
피드백 신호는 감지 소자에서 변환된 에너지에 기초하여 발생된다(블록 406). 위에 설명된 바와 같이, 감지 소자들(118, 120)은 마이크로컨트롤러(122)에 전기적으로 접속된다. 하나 이상의 구현에서, 감지 소자들(118, 120)은 전기 부하(102)에 전달된 전류 흐름을 나타낼 수 있는 피드백 신호를 마이크로컨트롤러(122)에 공급한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 스위치 소자의 동작은 마이크로컨트롤러에서 피드백 신호에 기초하여 제어된다(블록 408). 위에 설명된 바와 같이, 스위치 소자들(118, 120)은 적어도 하나의 전기 부하로의 변환된 전기 에너지의 분배를 가능하게 하는 폐쇄 구성과 대응하는 전기 부하(104A, 104B)로의 변환된 전기 에너지의 분배를 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성 사이에서 전이하도록 구성된다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(122)는 스위치 소자들(114, 116)로 하여금 변환된 전기 에너지의 분배를 가능하게 하는 폐쇄 구성과 변환된 전기 에너지의 분배를 방지하는 개방 구성 사이에서 전이하게 하는 마이크로컨트롤러 제어 신호들을 발행하도록 구성된다.
결론
주제가 구조적 특징들 및/또는 프로세스 동작들에 특정된 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 주제가 위에 설명된 특정한 특징들 또는 동작들에 반드시 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 위에 설명된 특정한 특징들 및 동작들은 청구범위를 구현하는 예시적 형태들로서 개시된다.

Claims (21)

  1. 스마트 전력 시스템(smart power system)으로서,
    마이크로컨트롤러;
    상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된 전력 변환기;
    상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된 스위치 소자;
    상기 적어도 하나의 전기 부하에 및 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 상기 적어도 하나의 전기 부하에 분배된 상기 변환된 전기 에너지를 모니터하도록 구성되고, 상기 변환된 전기 에너지에 기초하여 피드백 신호를 제공하도록 구성된 감지 소자
    를 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 전력 변환기를 검증하고 모니터하도록 구성되고 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하는 프로세서를 포함하는 지능적 전기 부하(intelligent electrical load)를 포함하는 스마트 전력 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하에 및 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 상기 적어도 하나의 전기 부하로부터 진단 정보를 수신하고 상기 마이크로컨트롤러와 양방향 통신하도록 구성되고, 상기 마이크로컨트롤러에 상기 진단 정보를 제공하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 스마트 전력 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 컨트롤러는 슬레이브 장치를 포함하고 상기 마이크로컨트롤러는 마스터 장치를 포함하는 스마트 전력 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 변환된 전기 에너지를 수정하도록 구성된 H 브리지 장치를 포함하고, 상기 H 브리지는 적어도 하나의 공통 전계 효과 트랜지스터(FET) 쌍을 포함하는 스마트 전력 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 감지 소자는 상기 적어도 하나의 전기 부하에 분배된 상기 변환된 에너지에 기초하여 상기 마이크로컨트롤러에 피드백 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하는 입/출력(I/O) 장치를 포함하는 스마트 전력 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금 제1 전력 특성에 기초하여 상기 스위치 소자 또는 상기 전력 변환기 중 적어도 하나의 동작을 제어하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 포함하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체(tangible computer-readable medium)를 저장하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 프로세서로 하여금 상기 제1 전력 특성과 상이한 제2 전력 특성에 기초하여 상기 스위치 소자 또는 상기 전력 변환기 중 적어도 하나의 동작을 제어하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 업그레이드된 프로그램을 포함하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 수용하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  10. 시스템으로서,
    커넥터를 포함하는 백플레인;
    상기 커넥터와 결합(mate with)하도록 구성된 적어도 하나의 전기 부하; 및
    상기 백플레인 내에 통합된 스마트 전력 시스템
    을 포함하고, 상기 스마트 전력 시스템은
    마이크로컨트롤러;
    상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하도록 구성된 전력 변환기;
    상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하도록 구성된 스위치 소자;
    상기 적어도 하나의 전기 부하에 및 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 상기 적어도 하나의 전기 부하에 분배된 상기 변환된 전기 에너지를 모니터하도록 구성되고, 상기 변환된 전기 에너지에 기초하여 피드백 신호를 제공하도록 구성된 감지 소자를 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 전력 변환기를 검증하고 모니터하도록 구성되고 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하도록 구성되는 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하는 프로세서를 포함하는 지능적 전기 부하를 포함하는 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 백플레인과 통합되고 상기 적어도 하나의 전기 부하에 및 상기 마이크로컨트롤러에 전기적으로 접속되고, 상기 적어도 하나의 전기 부하로부터 진단 정보를 수신하고 상기 마이크로컨트롤러와 양방향 통신하도록 구성되고, 상기 마이크로컨트롤러에 상기 진단 정보를 제공하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 컨트롤러는 슬레이브 장치를 포함하고, 상기 마이크로컨트롤러는 마스터 장치를 포함하는 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 변환된 전기 에너지를 수정하도록 구성된 H 브리지 장치를 포함하고, 상기 H 브리지는 적어도 하나의 공통 전계 효과 트랜지스터(FET) 쌍을 포함하는 시스템.
  15. 제8항에 있어서, 상기 감지 소자는 상기 적어도 하나의 전기 부하에 분배된 상기 변환된 에너지에 기초하여 상기 마이크로컨트롤러에 피드백 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하고 모니터하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  16. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하는 입/출력(I/O) 장치를 포함하는 스마트 전력 시스템.
  17. 제8항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금 제1 전력 특성에 기초하여 상기 스위치 소자 또는 상기 전력 변환기 중 적어도 하나의 동작을 제어하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램을 포함하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 저장하도록 구성되는 스마트 전력 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 프로세서로 하여금 상기 제1 전력 특성과 상이한 제2 전력 특성에 기초하여 상기 스위치 소자 또는 상기 전력 변환기 중 적어도 하나의 동작을 제어하게 하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행가능한 업그레이드된 프로그램을 포함하는 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 수용하도록 구성되는 시스템.
  19. 제10항에 있어서, 상기 백플레인 내에 통합된 제2 스마트 전력 시스템을 더 포함하고, 상기 제2 스마트 전력 시스템은 상기 백플레인에 중복 기능(redundant functionality)을 제공하도록 구성되는 시스템.
  20. 스마트 전력 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    전력 변환기에서 전기 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환하는 단계;
    스위치 소자에서 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 제어하는 단계;
    감지 소자에서 상기 변환된 전기 에너지에 기초하여 피드백 신호를 발생하는 단계; 및
    마이크로컨트롤러에서 상기 피드백 신호에 기초하여 상기 스위치 소자의 동작을 제어하는 단계
    를 포함하고, 상기 스위치 소자는 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 가능하게 하는 폐쇄 구성과 상기 적어도 하나의 전기 부하로의 상기 변환된 전기 에너지의 분배를 적어도 실질적으로 방지하는 개방 구성 사이에서 전이하도록 구성되는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 부하는 프로세서를 포함하는 지능적 전기 부하를 포함하는 방법.
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