KR20170099037A - Power supply apparatus using current transformer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선의 전류 상태가 변경되는 경우에도 일정한 출력을 제공할 수 있는 변류기를 이용한 전력 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply apparatus, and more particularly, to a power supply apparatus using a current transformer capable of providing a constant output even when a current state of a power line is changed.
최근 사물인터넷(IoT)에 보급이 확산되면서, 다양한 종류의 IoT 디바이스들이 등장하고 있다. 이러한 IoT 디바이스들은 스마트 그리드와 같이 특정 목적의 센서 네트워크를 구성한다. 특히, 모든 환경에 대한 네트워크를 구성하기 위해 상기 IoT 디바이스는 사람의 접근이 용이하지 않은 고층 건물의 외곽 또는 지하 맨홀 등에 설치되는 경우도 많다. Recently, with the spread of Internet (IoT), various types of IoT devices are emerging. These IoT devices form a specific purpose sensor network, such as a smart grid. Particularly, in order to configure a network for all environments, the IoT device is often installed on an outer surface of a high-rise building or a basement manhole where people are not easily accessible.
이런 환경에서 IoT 디바이스에 전원을 공급하기 위한 전력분배반이나 콘센트를 별도로 설치하는 것은 상당한 비용이 소요될 뿐만 아니라 IoT 디바이스의 지속적인 증설을 고려하면, 전력선이 매우 복잡하게 구성되어야 하기 때문에 일반적으로 배터리를 사용하고 있다. In this environment, installing a separate power distribution board or outlet for powering the IoT device is not only costly, but also considering the continuous expansion of the IoT device, .
그러나, 배터리는 수명 시간이 경과하면 주기적으로 교체해야 하는데, 사람의 접근이 용이하지 않은 지역에 설치되거나 대량의 IoT 디바이스의 배터리를 교체하기 위한 인력 투입 및 작업 시간 증가 등 유지보수를 위한 비용이 증가하고 있다. 따라서, 이러한 IoT 디바이스들에 대하여 유지보수를 최소화할 수 있는 전원 공급 방안이 요구되고 있다. However, the battery needs to be replaced periodically after the lifetime has elapsed, and the cost of maintenance increases, such as personnel input for increasing the number of IoT device batteries installed and work hours, . Therefore, there is a demand for a power supply scheme capable of minimizing maintenance for such IoT devices.
한편, 전력선 상에 탈부착 가능한 변류기(CT; Current Transformer)를 이용하여 전력을 유도하여 전력을 공급하는 기술이 개발되고 있다. 이와 같이 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 전력선에 변류기를 부착하는 것만으로 용이하게 전력을 유도할 수 있기 때문에, IoT 디바이스의 대안으로서 고려되고 있다. On the other hand, a technique of supplying power by inducing power using a current transformer (CT) detachably attachable on a power line is being developed. As described above, the power supply apparatus using a current transformer can easily induce electric power only by attaching a current transformer to a power line, and thus it is considered as an alternative to the IoT device.
그러나, 전력선으로부터 전력을 유도하는 경우, 전력선의 전류 상태가 시간에 따라 크게 변동될 수 있기 때문에, 일정한 전력을 유도하여 발생시키지 못할 뿐만 아니라, 전력선의 전류가 큰 경우 전력 손실이 증가하고, 안정된 전력을 공급하기 위한 전력 저장부의 용량의 증대를 초래하여 전력 공급 장치로서 사용하는데 장애요인이 되고 있고 있다. However, in the case of deriving the power from the power line, since the current state of the power line may greatly vary with time, not only can a constant power be induced, but also the power loss increases when the current of the power line is large, The capacity of the power storage unit for supplying power is increased and it is becoming an obstacle to use as a power supply unit.
따라서, 변류기를 이용하여 전력선으로부터 용이하게 전력을 유도하는 동시에 전력선의 전류 상태의 변화에도 일정한 전력을 유도하여 전력을 발생시킬 수 있는 기술의 개발이 절실한 실정이다. Therefore, there is an urgent need to develop a technique that can induce power easily from a power line by using a current transformer and generate power by inducing a constant power even when a current state of a power line changes.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전력선의 전류 상태에 따라 전력유도 비율을 조정하여 일정한 전력을 제공할 수 있는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus using a current transformer that can provide a constant power by adjusting a power induction ratio according to a current state of a power line.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기; 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transformer comprising: a transformer installed in a power line as a clamp type to induce power and having a plurality of unit coils; A switch unit connected to each of the plurality of unit coils and switching the unit coils; And a sensing unit for sensing a voltage derived from any one of the plurality of unit coils and controlling the switch unit so that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series or in parallel according to the detected voltage, The present invention provides a power supply apparatus using a current transformer including a module.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 센싱 모듈은 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 기준값보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the sensing module calculates an average value for a predetermined time with respect to a voltage induced from any one of the plurality of unit coils, and when the calculated average value is larger than the reference value, The switch unit can be controlled so that at least a part of the coil is connected in parallel.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 산출된 평균값이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다. The sensing module may control the switch unit such that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series when the calculated average value is smaller than the reference value.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 상기 복수의 단위 코일이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다. In addition, the sensing module may control the switch unit such that the plurality of unit coils are connected in series, parallel, or series-parallel combination according to the magnitude of the detected voltage.
또한, 상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 상기 복수의 단위 코일의 수를 결정할 수 있다. The sensing module may determine the number of the plurality of unit coils connected in series or parallel according to the magnitude of the detected voltage.
또한, 상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며, 상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비될 수 있다. The switching unit may have a plurality of input terminals and a pair of output terminals connected to the plurality of unit coils, and one of the unit coils may be connected to the input terminal to which one of the unit coils is connected, An input terminal connected to the pair of output terminals may be provided with a changeover switch on the other side of the one unit coil, the other side of the other unit coil, and the remaining unit coils.
또한, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함할 수 있다. Also, the power supply device using the current transformer may include a power generator connected to an output of the switch unit to generate power by the induced voltage; And a power storage unit for storing the generated power.
또한, 상기 전력 발생부는, 상기 스위치부의 출력을 DC 전력으로 변환하는 전력 변환부; 및 상기 변환된 DC 전력을 일정하게 출력되도록 조정하는 레귤레이터를 포함할 수 있다. The power generation unit may include: a power conversion unit that converts the output of the switch unit into DC power; And a regulator for adjusting the converted DC power to be constantly output.
또한, 상기 전력 저장부는 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 포함할 수 있다. The power storage unit may include a supercapacitor or a battery.
한편, 본 발명은 접근이 용이하지 않은 구역에 설치된 사물인터넷(IoT) 디바이스에 전력을 공급하는 전력 공급 장치로서, 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기; 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈; 상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및 상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다. 여기서, 상기 전력 저장부는 상기 사물인터넷 디바이스와 유선으로 연결된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for supplying electric power to an Internet (IoT) device installed in an area where access is not easy, comprising: a current transformer installed in a power line as a clamp type, A switch unit connected to each of the plurality of unit coils and switching the unit coils; And a sensing unit for sensing a voltage derived from any one of the plurality of unit coils and controlling the switch unit so that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series or in parallel according to the detected voltage, module; A power generator connected to an output of the switch unit to generate power by the induced voltage; And a power storage unit for storing the generated power. Here, the power storage unit is connected to the object Internet device by wire.
한편, 본 발명은 클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하는 복수의 변류기; 상기 복수의 변류기의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및 상기 복수의 변류기 중 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 변류기 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus comprising: a plurality of current transformers installed in a power line as a clamp type to induce power; A switch unit connected to and switching to each of the plurality of current converters; And a sensing module for detecting a voltage derived from one of the plurality of current converters and controlling the switch part so that at least a part of the plurality of current converters is connected in series or in parallel according to the detected voltage to generate a constant power The present invention provides a power supply apparatus using a current transformer.
본 발명에 의하면, 복수의 전력 유도부를 구비하여 전력선의 전류 상태에 따라 전력 유도부의 연결을 직렬 또는 병렬로 스위칭함으로써, 시간에 따른 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정하므로, 일정한 전력을 제공할 수 있다. According to the present invention, since a plurality of power induction units are provided and the connection of the power induction unit is switched in series or in parallel according to the current state of the power line, the power induction ratio is adjusted according to the current change of the power line over time, can do.
또한, 본 발명은 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정함으로써, 전력 유도부 후단의 전력 발생부 회로 및 전력 저장부의 복잡도 또는 용량을 감소시키므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다. Further, since the complexity or capacity of the power generation unit circuit and the power storage unit at the rear end of the power induction unit is reduced by adjusting the ratio to induce a constant power even when the current of the power line changes, it is easy to implement the optimum system, .
또한, 본 발명은 전력선이 고전류 시간에는 전력 유도부를 병렬로 연결하고, 저전류 시간에는 전력 유도부를 직렬로 연결함으로써, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 전력 저장부의 용량을 최소화하므로, 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention minimizes power loss for a high current time by connecting the power induction units in parallel in a high current time and connecting the power induction units in series in a low current time, The capacity of the storage unit is minimized, and the power supply efficiency can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치에서 스위치부의 일례를 나타낸 구성도,
도 3은 도 2의 스위치부에서, 직렬 연결된 상태의 구성도,
도 4는 도 2의 스위치부에서, 병렬 연결된 상태의 구성도,
도 5는 도 2의 스위치부에서, 직병렬 혼합 연결된 상태의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 다른 예의 구성도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치의 동작을 나타내는 순서도, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치에서 전력 유도부의 직병렬 스위칭의 단계적 처리를 나타내는 순서도이다. 1 is a configuration diagram of a power supply apparatus using a current transformer according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing an example of a switch unit in a power supply apparatus using a current transformer according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a configuration diagram of the switch unit of Fig. 2,
Fig. 4 is a block diagram of the switch unit of Fig. 2,
Fig. 5 is a configuration diagram of the switch unit of Fig. 2,
6 is a configuration diagram of another example of a power supply apparatus using a current transformer according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a power supply apparatus using a current transformer according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a flowchart illustrating a stepwise process of series-parallel switching of a power-inducing unit in a power supply apparatus using a current transformer according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
본 발명의 일 실시예에 따른 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 변류기(110a), 스위치부(116) 및 센싱 모듈(120)을 포함한다. The power supply apparatus 100 using a current transformer according to an embodiment of the present invention includes a
상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 사물인터넷(IoT) 디바이스(14)에 전력을 공급하기 위한 것으로, 특히, 접근이 용이하지 않은 구역에 설치된 IoT 디바이스(14)에 전력을 공급하기 위한 것이다. 이때, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 상기 IoT 디바이스(14)와 유선으로 전력을 공급할 수 있다. The power supply 100 using the current transformer is for supplying electric power to the
여기서, 상기 전력선(12)은 전신주에 가설되거나 지하에 매립된 전력선과 같이 외부로 노출되어 접근이 가능한 전력선이다. Here, the
상기 변류기(110a)는 상기 전력선(12)에 탈부착 가능하게 설치되며, 클램프 타입으로 구성된다. 즉, 상기 변류기(110a)는 상기 전력선(12)에 탈부착이 용이하도록 그 내부의 마그네틱 코어(112)를 2분할하여 상부 및 하부 마그네틱 코일을 구성하고 각각의 마그네틱 코어에 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선된다. The
여기서, 상기 단위 코일(114a,114b)은 상기 마그네틱 코어(112) 상에서 서로 다른 위치에 권선되거나, 동일 위치에 중복하여 권선될 수 있다. 이때, 상기 단위 코일(114a,114b)은 그 표면이 절연물로 코팅된다. Here, the
이와 같이, 상기 변류기(110a)는 상기 마그네틱 코어(112) 상에 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선되며, 이중 하나의 코일(114b)은 상기 전력선(12)의 전류량을 검출하기 위한 센서용으로 사용되고, 나머지 코일(114a)은 상기 전력선(12)으로부터 전력을 유도하여 전력을 발생하기 위한 전력용으로 사용된다. The plurality of
즉, 상기 변류기(110a)는 상기 마그네틱 코어(112) 상에 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 권선됨으로써, 실질적으로 복수의 변류기의 기능을 갖는다. That is, the
도 1에서, 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)은 기능을 기준으로 2개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 발전용 코일인 단위 코일(114a)은 복수개로 구성될 수 있다. In FIG. 1, the plurality of
상기 스위치부(116)는 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)의 각각에 연결되어 상기 센싱 모듈(120)에 따라 스위칭한다. The
이러한 스위치부(116)는 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)에 각각 연결되는 입력단자에 전환 스위치를 구비하여 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합으로 연결되도록 각 전환 스위치가 스위칭될 수 있다. 그러나, 상기 스위치부(116)는 이에 한정되지 않고, 로직 디바이스로 구성될 수 있다. The
일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(116)는 입력단자(C11~Cn1), 출력단자(Co1,Co2) 및 전환 스위치(S11~Sn1)를 포함한다. For example, as shown in FIG. 2, the
입력단자(C11~Cn1)는 상기 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 각각 연결된다. 즉, 입력단자(C11,C12)는 단위 코일(114-1)에 연결되고, 입력단자(C21,C22)는 단위 코일(114-2)에 연결되며, 이와 같은 방식으로, 입력단자(Cn1,Cn2)는 단위 코일(114-n)에 연결된다. 이때, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결된 입력단자, 즉, 입력단자(C11)와, 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자, 즉, 입력단자(Cn2)는 전환 스위치가 구비되지 않고 한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)에 연결될 수 있다. The input terminals C11 to Cn1 are connected to the plurality of unit coils 114-1 to 114-n, respectively. That is, the input terminals C11 and C12 are connected to the unit coil 114-1, the input terminals C21 and C22 are connected to the unit coil 114-2, and the input terminals Cn1, Cn2 are connected to the unit coil 114-n. At this time, an input terminal to which one side of one unit coil is connected, that is, an input terminal C11 and an input terminal to which one side of the other unit coil is connected, that is, an input terminal Cn2, And may be connected to a pair of output terminals Co1 and Co2.
한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)는 어느 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, C11)와 다른 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, Cn2)에 각각 연결되어 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 최종 단자를 구성한다. The pair of output terminals Co1 and Co2 are respectively connected to an input terminal (for example, C11) corresponding to one unit coil and an input terminal (for example, Cn2) corresponding to another unit coil And constitute final terminals of a plurality of unit coils 114-1 to 114-n connected in series or in parallel.
상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결된 상기 입력단자(C11,Cn2)에 대응하는 어느 하나의 단위 코일 또는 다른 하나의 단위 코일의 타측에 연결된 입력단자(C12,Cn1)와 나머지 단위 코일의 각각에 연결된 입력단자(C11~Cn2)에 구비될 수 있다. The changeover switch S11-Sn1 is connected to either one of the unit coils corresponding to the input terminals C11 and Cn2 connected to the output terminals Co1 and Co2 or the input terminals C12 and C12 connected to the other unit coil, Cn1) and input terminals (C11 to Cn2) connected to the remaining unit coils, respectively.
즉, 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 입력단자(C11~Cn2) 중에서 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결되지 않은 나머지 상기 입력단자(C12~Cn1)에 각각 구비될 수 있다. That is, the changeover switch S11-Sn1 may be provided to each of the input terminals C12 to Cn1 which are not connected to the output terminals Co1 to Co2 among the input terminals C11 to Cn2.
이때, 각 전환 스위치(S11-Sn1)는 인접한 단위 코일들에 대응하는 입력단자 및 출력단자 중 어느 하나를 접속된다. 이때, 각 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 경우에 따라 오픈 상태로 유지될 수 있다. At this time, each of the changeover switches S11-Sn1 is connected to one of the input terminal and the output terminal corresponding to the adjacent unit coils. At this time, each of the changeover switches S11-Sn1 may be kept open as occasion demands.
예를 들면, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,..,,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S11,S22,...S(n-1)2)는 인접한 단위 코일에 연결된 입력단자(C21,...,Cn1)로 연결되도록 스위칭될 수 있다. For example, when the
이때, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,..,,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S21,...Sn1)는 오픈 상태로 유지될 수 있다. At this time, the changeover switches S21 to Sn1 provided on the input terminals C21 to Cn1 connected to the unit coils 114-1 to 114-n are kept open .
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 직렬 연결하는 경우, 마지막 단위 코일의 타측에 연결되는 입력단자에 구비된 전환 스위치는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다. When only a part of the plurality of unit coils 114-1 to 114-n is serially connected, the changeover switch provided at the input terminal connected to the other end of the last unit coil can be switched to be connected to the output terminal C02 have.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 직렬 연결하는 경우, 두번째 단위 코일(114-2)의 타측에 연결된 입력단자(C22)에 구비된 전환 스위치(S22)는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다. For example, when only the upper two unit coils 114-1 and 114-2 among the plurality of unit coils 114-1 to 114-n are serially connected, an input terminal connected to the other end of the second unit coil 114-2, The changeover switch S22 provided in the switch C22 may be switched to be connected to the output terminal C02.
또한, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,.,.,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,...Sn1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,.,.,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S21,...S(n-1)2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다. 4, the plurality of unit coils 114-1 to 114-n may be connected in parallel to each other. In the case where the plurality of unit coils 114-1 to 114- the changeover switches S11, S21, ..., Sn1 provided in the input terminals C21, ..., Cn1 connected to one side of the unit coils (n) are switched to be connected to the output terminal Co1, (N-1) 2 included in the input terminals C12, C22, ..., C (n-1) 2 connected to the other side of the switches 114-1 to 114- May be switched to be connected to the output terminal Co2.
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 병렬 연결하는 경우, 병렬 연결을 구성하는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치만 출력단자(C01,C02)에 각각 연결되도록 스위칭되고, 나머지 병렬 연결을 구성하지 않는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다. When only a part of the plurality of unit coils 114-1 to 114-n is connected in parallel, only the changeover switches provided in the input terminals connected to the unit coils constituting the parallel connection are connected to the output terminals C01 and C02, respectively And the changeover switch provided at the input terminal connected to the unit coil which does not constitute the remaining parallel connection can be kept open.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 병렬 연결하는 경우, 해당 단위 코일(114-1,114-2)에 연결된 입력단자(C12,C21,C22)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,S22)만 출력단자(Co1,Co2)로 연결되도록 스위칭되고, 나머지 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다. For example, when only the upper two unit coils 114-1 and 114-2 among the plurality of unit coils 114-1 to 114-n are connected in parallel, an input terminal connected to the unit coils 114-1 and 114-2 Only the changeover switches S11, S21 and S22 provided in the input terminals C12, C21 and C22 are switched to be connected to the output terminals Co1 and Co2, and the changeover switch provided in the input terminal connected to the remaining unit coils is kept open .
또한, 상기 스위치부(116)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직병렬 혼합 연결되도록 구성되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, m개의 단위 코일(114-1~114-m,114-(n-m)~114-n)이 각각 직렬 연결되고, 이와 같이 직렬 연결된 m개의 단위 코일 그룹이 복수개가 서로 병렬 연결되도록 스위칭될 수 있다. 여기서, 직렬 또는 병렬 연결되는 단위 코일의 수는 상기 전력선(12)의 전류 크기에 따라 결정된다. When the
이때, 직렬 연결을 구성하는 첫번째 코일(예를 들면, 114-(n-m))의 일측에 연결된 입력단자(C(n-m)1)에 구비된 전환 스위치(S(n-m)1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 직렬 연결을 구성하는 마지막 코일(예를 들면, 114-m))의 타측에 연결된 입력단자(Cㅡm2)에 구비된 전환 스위치(Sm2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다. At this time, the changeover switch S (nm) 1 provided in the input terminal C (nm) 1 connected to one side of the first coil (for example, 114- And the changeover switch Sm2 provided at the input terminal C m2 connected to the other end of the last coil (for example, 114-m) constituting the series connection is connected to the output terminal Co2 Can be switched to be connected.
즉, 도 3과 같은 직렬 구성에서 임의의 코일 중 인접한 코일로 연결되는 전환 스위치는 출력단자(Co1)로 연결되도록 스위칭되고, 해당 인접 코일에 연결되어 오픈 상태를 유지하는 전환 스위치는 출력단자(Co2)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.3, the changeover switch connected to the adjacent coil among the arbitrary coils is switched to be connected to the output terminal Co1, and the changeover switch connected to the adjacent coil to maintain the open state is connected to the output terminal Co2 ). ≪ / RTI >
상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 어느 하나의 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압을 검출하여 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링한다. 이때, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압을 검출하고, 그에 대응하는 전류를 산출하여 상기 단위 코일(114b)의 권선비에 따라 상기 전력선(12)의 전류를 산출할 수 있다. The
이러한 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 검출된 전압에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다. The
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압에 대하여 일정 시간 동안의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. 여기서, 기준값은 상기 전력선(12)에 발생하는 전류 크기에 대응하는 전압값으로 설정될 수 있다. At this time, the
예를 들면, 주간과 같이 전력 사용량이 증가함에 따라 상기 전력선(12)의 전류가 크게 증가하는 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 전력 변환 손실을 최소화하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. For example, when the current of the
또한, 상기 센싱 모듈(120)은 산출된 평균값이 기준값보다 작은 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. Also, when the calculated average value is smaller than the reference value, the
예를 들면, 야간과 같이 전략 사용량이 감소함에 따라 전력의 전류가 감소하는 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 보다 많은 전력을 보전하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. For example, when the power consumption decreases as the amount of the strategy used decreases at night, the
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 수를 결정할 수 있다. 즉, 상기 센싱 모듈(120)은 검출된 전압과 기준값의 차이에 따라 다단계로 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬 또는 병렬로 구성하도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 또는 직병렬 혼합 구성의 수에 대응하는 서로 상이한 크기의 복수의 기준값을 설정할 수 있다. At this time, the
예를 들면, 일정 수의 상기 단위 코일을 직렬 또는 병렬 구성한 상태에서, 상기 센싱 모듈(120)은 상기 전력선(12)의 전류의 변화에 따라 직렬 또는 병렬 구성된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 수를 증가 또는 감소시키도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. For example, in a state where a predetermined number of the unit coils are connected in series or in parallel, the
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 다단계의 구성에 따라, 직렬 또는 병렬 구성의 수만을 증가 또는 감소시키는 대신, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 직병렬 구성의 수를 증가 또는 감소시키도록 상기 스위치부(116)를 제어할 수 있다. At this time, the
이와 같이, 상기 전력선(12)의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정하기 위해 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬 또는 병렬로 구성함으로써, 후단의 전력 발생 및 저장을 위한 회로의 복잡도 또는 용량을 감소시킬 수 있으므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다. By configuring the plurality of unit coils 114-1 to 114-n in series or in parallel so as to adjust the ratio so as to induce a constant power even when the current of the
대안적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 변류기(110a)는 복수의 변류기로 구성될 수 있다. 즉, 각각의 변류기(110a-1,110a-2,...,110a-n,110b)는 하나의 마그네틱 코어 상에 하나의 코일이 권선된다. Alternatively, as shown in FIG. 6, the
여기서, 하나의 변류기(110b)는 상기 센싱 모듈(120)에 연결되어 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링하기 위한 것이고, 나머지 변류기(110a-1,110a-2,...,110a-n)는 상기 스위치부(116)에 연결되어 상기 센싱 모듈(120)에 의해 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있다. The one
이와 같은 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 상기 전력 발생부(130) 및 상기 전력 저장부(140)를 더 포함할 수 있다. The power supply apparatus 100 using the current transformer may further include the
상기 전력 발생부(130)는 상기 전력 유도부(110)로부터 유도된 전압에 의해 전력을 생성할 수 있다. 이러한 전력 발생부(130)는 상기 전력 유도부(110)의 상기 스위치부(116)의 출력에 연결되며, 전력 변환부(132) 및 레귤레이터(136)를 포함할 수 있다. The
상기 전력 변환부(132)는 상기 전력 유도부(110)의 출력을 DC 전력으로 변환할 수 있다. 일례로, 상기 전력 변환부(132)는 브리지 다이오드로 이루어진 정류회로 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 전력 변환부(132)는 그 출력단에 커패시터로 이루어진 평활회로(134)를 구비할 수 있다. The
상기 레귤레이터(136)는 상기 전력 변환부(132)에서 변환된 전력을 일정하게 출력되도록 조정할 수 있다. 이러한 상기 레귤레이터(136)는 IoT 디바이스(14)의 전원에 대응하는 레벨로 일정하게 출력을 조정할 수 있다. The
상기 전력 저장부(140)는 상기 전력 발생부(130)에서 생성된 전력을 저장할 수 있다. 이러한 상기 전력 저장부(140)는 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 포함할 수 있다. The
여기서, 상기 전력선(12)의 전류 상태에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 직렬 또는 병렬로 구성함으로써, 전력유도 비율이 조정되고, 따라서 전력선이 전류 변화에도 일정한 전력을 제공할 수 있다. By configuring the unit coils 114-1 to 114-n in series or in parallel according to the current state of the
또한, 전력선이 고전류 시간에는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 병렬로 연결하고, 저전류 시간에는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)을 직렬로 연결함으로써, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 상기 전력 저장부(140)의 용량을 최소화할 수 있다. Also, by connecting a plurality of unit coils 114-1 to 114-n in parallel during a high current time of the power line and connecting a plurality of unit coils 114-1 to 114-n in series during a low current time, The power loss for the current time can be minimized and the capacity of the
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)의 동작을 설명한다. Hereinafter, the operation of the power supply apparatus 100 using the current transformer according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
먼저, 상기 변류기를 이용한 전력 공급 장치(100)는 센서용의 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압의 평균을 산출하여 상기 전력선(12)의 전류 상태를 모니터링한다(단계 S601). 여기서, 상기 센서용 단위 코일(114b)은 전력용 단위 코일일 중 어느 하나와 공용으로 사용될 수 있다. First, the power supply apparatus 100 using the current transformer calculates an average of voltages derived from the
상기 센싱 모듈(120)은 산출된 평균전압이 기준값(Vset)보다 큰지의 여부를 판단하여(단계 S602), 상기 기준값(Vset)보다 크다고 판단한 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다(단계 S603).The
단계 S602의 판단결과, 평균 전압이 상기 기준값(Vset)보다 작다고 판단한 경우, 상기 센싱 모듈(120)은 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 상기 스위치부(116)를 제어한다(604). If it is determined in step S602 that the average voltage is smaller than the reference value Vset, the
이와 같이, 상기 센싱 모듈(120)이 상기 스위치부(116)의 스위칭을 제어하여 직렬 또는 병렬 구성된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)로부터 전력 발생부(130)는 전력을 유도하여 발생시키고, 상기 전력 저장부(140)에 저장하여 상기 IoT 디바이스(14)에 전원을 공급한다(단계 S605).In this way, the
한편, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 연결 또는 직렬 연결시, 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이에 따라 단계적으로 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 구성을 제어할 수 있다. On the other hand, when the plurality of unit coils 114-1 to 114-n are connected in parallel or in series, a plurality of unit coils 114-1 to 114-n are formed stepwise according to the difference between the average voltage and the reference value Vset. Can be controlled in parallel or in series.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 센싱 모듈(120)은 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이를 산출한다(단계 S701). As shown in FIG. 7, the
이때, 상기 센싱 모듈(120)은 평균 전압과 상기 기준값(Vset)의 차이에 따라, 직렬 또는 병렬 구성을 이루는 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 개수를 산출한다(단계 S702). 즉, 상기 센싱 모듈(120)은 현재의 상기 전력선(12)의 전류 상태에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 병렬 또는 직렬 수를 단계적으로 증가 또는 감소하도록 제어할 수 있다. At this time, the
다음으로, 상기 센싱 모듈(120)은 산출된 개수에 따라 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 또는 직렬 구성되도록 상기 스위치부(116)를 제어하여 스위칭을 수행한다(단계 S703). Next, the
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100 : 변류기를 이용한 전력 공급 장치
110 : 전력 유도부
112 : 마그네틱 코어
114,114a,114b,114-1,114-2,114-n : 단위 코일
116 : 스위치부
120 : 센싱 모듈
130 : 전력 발생부
132 : 전력 변환부
134 : 평활회로
136 : 레귤레이터
140 : 전력 저장부
12 : 전력선
14 : IoT 디바이스100: Power supply using a current transformer
110: electric power induction unit 112: magnetic core
114, 114a, 114b, 114-1, 114-2, 114-n:
116: switch unit 120: sensing module
130: power generation unit 132: power conversion unit
134: smoothing circuit 136: regulator
140: Power storage unit 12: Power line
14: IoT device
Claims (11)
상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치. A current transformer installed in a power line as a clamp type to induce power and having a plurality of unit coils;
A switch unit connected to each of the plurality of unit coils and switching the unit coils; And
A sensing module for detecting a voltage derived from any one of the plurality of unit coils and controlling the switch unit so that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series or in parallel according to the detected voltage for generating a constant power, And a power supply.
상기 센싱 모듈은 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 기준값보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치. The method according to claim 1,
Wherein the sensing module calculates an average value for a predetermined time with respect to a voltage induced from any one of the plurality of unit coils, and when the calculated average value is greater than a reference value, A power supply apparatus using a current transformer for controlling a switch unit.
상기 센싱 모듈은 상기 산출된 평균값이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the sensing module controls the switch unit such that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series when the calculated average value is smaller than the reference value.
상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 상기 복수의 단위 코일이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sensing module controls the switch unit such that the plurality of unit coils are connected in series, parallel, or series-parallel combination according to the magnitude of the detected voltage.
상기 센싱 모듈은 상기 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 상기 복수의 단위 코일의 수를 결정하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sensing module determines the number of the plurality of unit coils connected in series, parallel, or series-parallel combination depending on the magnitude of the detected voltage.
상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고,
어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며,
상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비되는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the switch unit includes a plurality of input terminals and a pair of output terminals respectively connected to the plurality of unit coils,
An input terminal to which one side of one unit coil is connected and an input terminal to which one side of the other unit coil is connected are connected to the pair of output terminals,
Wherein the changeover switch is provided on the other side of any one of the unit coils, on the other side of the other unit coil, and on each of the remaining unit coils.
상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및
상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 더 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
A power generator connected to an output of the switch unit to generate power by the induced voltage; And
And a power storage unit for storing the generated power.
상기 스위치부의 출력을 DC 전력으로 변환하는 전력 변환부; 및
상기 변환된 DC 전력을 일정하게 출력되도록 조정하는 레귤레이터를 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.The power supply apparatus according to claim 7,
A power conversion unit for converting an output of the switch unit into DC power; And
And a regulator for regulating the converted DC power to be constantly output.
상기 전력 저장부는 슈퍼 커패시터 또는 배터리를 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the power storage unit includes a supercapacitor or a battery.
클램프 타입으로 전력선에 설치되어 전력을 유도하며, 복수의 단위 코일을 구비한 변류기;
상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;
상기 스위치부의 출력에 연결되어 상기 유도된 전압에 의해 전력을 생성하는 전력 발생부; 및
상기 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하며,
상기 전력 저장부는 상기 사물인터넷 디바이스와 유선으로 연결되는 변류기를 이용한 전력 공급 장치. A power supply for powering an Internet (IoT) device installed in an inaccessible zone,
A current transformer installed in a power line as a clamp type to induce power and having a plurality of unit coils;
A switch unit connected to each of the plurality of unit coils and switching the unit coils; And
A sensing module for detecting a voltage derived from any one of the plurality of unit coils and controlling the switch unit so that at least a part of the plurality of unit coils is connected in series or in parallel according to the detected voltage for generating a constant power, ;
A power generator connected to an output of the switch unit to generate power by the induced voltage; And
And a power storage unit for storing the generated power,
Wherein the power storage unit is connected to the object Internet device by a wire.
상기 복수의 변류기의 각각에 연결되어 스위칭하는 스위치부; 및
상기 복수의 변류기 중 하나로부터 유도된 전압을 검출하고, 일정한 전력을 생성하기 위해 상기 검출된 전압에 따라 상기 복수의 변류기 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 상기 스위치부를 제어하는 센싱 모듈;을 포함하는 변류기를 이용한 전력 공급 장치. A plurality of current transformers installed in the power line as a clamp type to induce power;
A switch unit connected to and switching to each of the plurality of current converters; And
And a sensing module for detecting a voltage derived from one of the plurality of current converters and controlling the switch section so that at least a part of the plurality of current converters is connected in series or in parallel according to the detected voltage to generate a constant power A power supply using a current transformer.
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