KR20180015870A - 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 전원권선(201), 및 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 개별적으로 결선된 단락권선(202)을 포함하는 전원공급용 변류기 유닛(200); 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류가 유도되는 측정권선(101)을 포함하는 측정용 변류기(100); 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 상기 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 유도형 전원부(300); 및, 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 상기 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 상기 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 결선된 단락권선(202)의 개폐(open/close)를 제어하는 스위칭 회로(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 변류기 유닛 및 변류기 기반의 전자기 유도 방식 전원 공급 장치에 관한 것으로, 효율 향상 및 안정적인 전력 공급을 위하여 전력선로를 흐르는 전류량에 따라 변류기 권선의 제어를 통하여 출력전압을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
대부분의 전력공급은 전압을 통해 이루어진다. 이러한 전원공급 방식은 변압기를 이용하여 높은 전압을 작은 전압으로 변환하여 사용하는데, 높은 비용 또는 절연 문제로 변압기를 설치할 수 없는 경우에는 태양광과 같은 독립전원을 통해 전력을 부하에 공급하고 있다. 그러나 이러한 독립 전원 방식은 외부 환경 요인에 영향을 받게되고, 맨홀 같은 빛이 없는 경우에는 적용이 불가능하다.
최근에는 전압을 이용한 전원공급이 불가능할 경우 전류가 흐르는 도체(선로)에 변류기(CT;Current Transformer)를 설치하고 전류에서 발생하는 자속을 이용하여 전원을 생성하는 유도전류방식의 전원 장치들이 개발 설치되고 있다.
이러한 전류를 이용한 전원 장치는 일정 전압을 유지하는 전압원과 달리 계속해서 변동하는 전류를 이용하므로 전류가 작은 경우에는 부하로 공급할 수 있는 전압으로 변환이 불가능하고, 선로의 전류가 증가하는 경우 출력전압 증가에 따른 과출력이 발생하여 손실이 증가하고, 이에 따라 전원 장치의 효율저하 문제가 발생할 수 있다.
따라서 종래의 전자기 유도형 전원 장치는 이를 보완하기 위하여, 전력변환부에 별도의 출력전압 안정화 장치를 구비하고 있으나, 해당 장치의 사용범위 또한 매우 제한적이므로 종래의 전원 장치는 특정한 동작전류 범위 안에서 사용하도록 권고하고 있다. 그러나 이러한 동작전류의 범위가 매우 제한적이며, 해당 동작전류 범위 안에서도 전류 변화에 따른 출력전압 변동으로 인하여 전원공급 장치의 손실증가 및 효율저하의 문제를 피할 방법이 없었다.
아울러, 선행기술1(등록특허 제10-1459336호)의 경우 단위 변류기 유닛을 추가 장착하거나 분리함으로써 전자기 유도 방식 전원공급 장치의 출력 전력을 조절하는 방안을 제시하고 있으나, 출력 전력을 제어하기 위해서는 매번 단위 변류기 유닛을 추가 장착하거나 분리하는 작업을 수행해야 한다는 문제점이 있다.
또한, 선행기술2(공개특허 제10-2014-0093498호)는 다수의 전원장치 각각에서 발생되는 출력과 이러한 전원장치의 출력을 합산한 최종 출력을 이중으로 피드백하여 전력제어에 반영함으로써 각 변류기의 성능이 일정하지 않아도 최종 출력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하고 있으나, 선로에 흐르는 전류의 변동이나 부하의 동작 여부 등을 제대로 피드백하여 제어에 반영할 수 없다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
등록특허 제10-1459336호
공개특허 제10-2014-0093498호
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 전력선의 증설과 같은 별도의 공사나 교체 작업 등을 하지 않더라도 전류가 흐르는 선로로부터 필요한 전력을 안정적으로 부하에 공급할 수 있는 새로운 유도형 전원공급 장치를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 선로에 흐르는 전류를 측정하여 이를 기반으로 전원 공급용 변류기 유닛의 단락권선의 개폐(open/close)를 제어하여 안정적이고 효율적으로 전력을 공급할 수 있는 새로운 유도형 전원공급 장치를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 종래 기술에 비하여 상대적으로 넓은 동작전류 범위를 제공할 수 있는 새로운 유도형 전원공급 장치를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치에 관한 것으로서, 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 전원권선(201), 및 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 개별적으로 결선된 단락권선(202)을 포함하는 전원공급용 변류기 유닛(200); 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류가 유도되는 측정권선(101)을 포함하는 측정용 변류기(100); 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 상기 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 유도형 전원부(300); 및, 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 상기 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 상기 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 결선된 단락권선(202)의 개폐(open/close)를 제어하는 스위칭 회로(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 전력선의 증설과 같은 별도의 공사나 교체 작업 등을 하지 않더라도 전류가 흐르는 선로로부터 필요한 전력을 안정적으로 부하에 공급할 수 있다.
둘째, 선로에 흐르는 전류를 측정하여 이를 기반으로 전원 공급용 변류기 유닛의 단락권선의 개폐(open/close)를 제어하여 안정적이고 효율적으로 전력을 공급할 수 있다.
셋째, 지속적으로 변동되는 전류에 대하여도 손실을 최소화하면서 고효율로 전력을 공급할 수 있어 넓은 동작전류 범위를 제공할 수 있다.
넷째, 유도전류를 이용하여 직접 전원을 공급할 수 있게 함으로써, 전원 공급 공사나 전력선의 증설, 유지, 보수, 교체 등의 작업이 지하 전력구나 공동구, 터널 등에서 이루어지는 경우에도 작업시 필요한 전원을 즉시 공급하여 작업의 편리성을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 구체적 실시예의 전체 구성을 도시한다.
도2는 본 발명의 유도형 전원부(300)의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도3은 본 발명의 스위칭 회로(400)의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도4는 본 발명의 다른 구체적 실시예의 전체 구성을 도시한다.
도5는 본 발명의 또 다른 구체적 실시예의 전체 구성을 도시한다.
도2는 본 발명의 유도형 전원부(300)의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도3은 본 발명의 스위칭 회로(400)의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도4는 본 발명의 다른 구체적 실시예의 전체 구성을 도시한다.
도5는 본 발명의 또 다른 구체적 실시예의 전체 구성을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도1에는 본 발명의 구체적 실시예의 전체 구성이 도시되어 있는데, 본 발명은 전원공급용 변류기 유닛(200). 측정용 변류기(100), 유도형 전원부(300), 스위칭 회로(400)를 포함하여 구성된다.
전원공급용 변류기 유닛(200)은 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 전원권선(201) 및 단락권선(202)으로 이루어진다.
변류기(CES1, CES2, CES3)는 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 역할을 하는 일반적인 변류기(current transformer)와 동일한 기능을 수행한다.
전원권선(201)은 이러한 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선[P(ces123)]한 것으로서 전자기 유도 원리에 따라 변류기(CES1, CES2, CES3)에서 유도된 2차 전류를 유도형 전원부(300)로 공급한다.
단락권선(202)은 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 개별적으로 결선[S(CES1), S(CES2), S(CES3)]되고 스위칭 회로(400)와 연결된다.
측정용 변류기(100)는 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하여 측정권선(101)을 통하여 스위칭 회로(400)로 전달한다.
유도형 전원부(300)는 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 유도형 전원부(300)에서 출력되는 전압은 부하에 공급되어 소비되거나 밧데리 등에 공급되어 충전된 후 비상시 가동 전원으로 활용될 수 있다.
도2는 유도형 전원부(300)의 구성을 도시하는 블럭도를 제시하는데, 유도형 전원부(300)는 필터부(310), 1차 정류부(320), 스위칭 소자부(330), 2차 정류부(340) 및 피드백 회로부(350)로 이루어진다.
필터부(310)는 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)으로부터 제공되는 2차 전류를 필터링하는데, 일반적으로 EMI(ElectroMagnectic Interference)나 노이즈를 제거하기 위한 필터가 사용된다.
1차 정류부(320)는 필터부(310)로부터 출력되는 교류 전류를 직류 전압으로 변환하는데, 브릿지 다이오드 및 평활 커패시터로 구성된 정류기로 구현될 수 있다.
스위칭 소자부(330)는 1차 정류부(320)에서 변환된 직류 전압을 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 스위칭하여 출력하는데, MOSFET와 같은 소자로 구성될 수 있다,
2차 정류부(340)는 스위칭 소자부(330)에서 출력되는 전압에 의하여 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하는데, 1차측 권선에 입력되는 전류에 의해 2차측 권선에 유기되는 전류를 출력하는 트랜스포머 및 트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하고 평활화하는 평활 다이오드를 포함할 수 있다.
피드백 회로부(350)는 2차 정류부(340)의 출력을 피드백 받아 스위칭 소자부(330)의 펄스폭 듀티를 조정하는데, PWM 제어 IC를 포함하여 구현될 수 있다.
추가적으로 설치 상황에 따라 교류 전원을 필요로 하는 경우 유도형 전원부(300)에는 직류/교류 변환부가 추가되어 부하에서 요구되는 적절한 형태의 전원을 제공할 수 있다.
스위칭 회로(400)는 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 결선된 단락권선(202)의 개폐(open/close)를 제어하는 역할을 수행한다.
이러한 스위칭 회로(400)는 도3에 도시된 바와 같이 마이크로프로세서부(410)와 릴레이 소자(420)로 구성되는데, 마이크로프로세서부(410)는 측정용 변류기(100)로부터 전력선로에 흐르는 전류량을 검출하고, 단락권선(202) 제어를 위한 연산을 수행하게 된다.
마이크로프로세서부(410)는 저항소자(411), A/D컨버터(412), 메모리부(413), 연산부(414) 및 릴레이 제어부(415)로 이루어지며, 그 각각의 기능은 다음과 같다.
저항소자(411)는 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)으로 유도되는 출력전류(i2)를 전압 신호로 변환한다.
A/D컨버터(412)는 저항소자(411)의 출력전압(Vin) 신호를 디지털 신호로 변환한다.
메모리부(413)에는 단락권선(202)의 제어를 수행하기 위한 기준값이 설정되어 저장된다.
연산부(414)는 전력선로의 전류량에 따라 단락권선(202)을 선택하는 연산을 수행한다.
릴레이 제어부(415)는 연산부(414)의 연산 결과에 따라 릴레이 소자(420)를 제어한다.
도1 내지 도3에 도시된 본 발명의 구체적 실시예에 적용되는 기술적 원리에 대해 요약하여 설명하면 다음과 같다.
전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)은 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 구조이고, 각각의 변류기(CES1, CES2, CES3)에는 단락권선(202)이 별개[S(CES1), S(CES2), S(CES3)]로 감겨져 있다. 아울러 전력선로에 흐르는 전류량을 측정하는 측정용 변류기(100)가 별도로 구비된다.
여기서 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)으로 유기되는 출력 유기전압(E)은 다음과 같은 수식으로 정의된다.
E = 4.44føN
여기서, f는 주파수, ø는 자속, N는 변류기에 감겨져 있는 권선의 턴수를 의미한다.
각각의 변류기(CES1, CES2, CES3) 철심 내의 자속은 전력선로에 흐르는 전류량과 비례하는 특성을 가지고 있으므로 전력선로의 전류가 증가하면 변류기 철심에 유기되는 자속이 증가하므로 출력 유기전압이 증가하게 된다. 그러나, 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 특정 변류기에 감져져 있는 단락권선(202)이 단락(close)되면 해당 단락권선(202)이 감겨져 있는 변류기에서는 유기전압이 발생하지 않는다.
전력선로에 흐르는 전류는 측정용 변류기(100)를 통해 측정되는데, 전류의 크기가 일정 크기 이상의 유기전압을 생성하는데 부족할 경우에는 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 감겨져 있는 모든 단락권선(202)을 단락(close)시켜 유기전압이 발생되지 않도록 하고 전원공급을 차단하여 불필요한 손실이나 효율 저하를 방지한다.
이후 최소 동작전류 이상으로 전류가 증가할 경우 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각의 단락권선(202) 전체[S(CES1), S(CES2), S(CES3)]가 모두 개방(open)되도록 하여 낮은 전류에서도 최대한 많은 유기전압이 생성되도록 한다.
이후 전류가 계속해서 증가하면 유기전압 증가에 따른 과출력이 발생하여 오히려 손실이 증가하게 되는 바, 일정 전류에 도달했을 때 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각의 단락권선(202) 전체[S(CES1), S(CES2), S(CES3)] 가운데 하나 또는 수개를 단락(close)시켜 유기전압을 낮추고 불필요한 손실을 방지한다. 그리고 다시 전류가 더 증가할 경우 이에 따라 나머지 단락권선(202)을 단계별로 단락(close)시켜 손실을 최소화 한다. 만약, 전류가 감소할 경우에는 반대로 단락권선(202)을 단계별로 개방(open)하여 유기전압을 증가시켜 전력을 안정적으로 공급한다.
여기서 단락(close)시킨다는 의미는 권선의 양측 단말을 릴레이 소자를 이용하여 서로 연결한다는 의미로서 스위치 역할을 하는 릴레이 소자가 닫힌다는 의미에서 (close)를 병기한 것이다. 반대로 개방(open)은 단락 상태의 연결을 끊기 위하여 릴레이 소자를 개방한다는 의미이다.
종래의 유도 전류형 전원공급 장치는 전력선로의 변동적인 전류를 기반으로 동작하는 특성상 출력전압을 일정하게 유지할 수가 없으며, 이로 인하여 손실 증가 및 효율저하 문제를 가지고 있었으나, 본 발명은 측정용 변류기(100)를 이용하여 전력선로에 흐르는 전류를 상시 측정하고, 이를 기반으로 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202)의 제어(open/close)를 통하여 출력전압을 일정하게 하고, 이를 통하여 상시 안정적이고 효율적인 전원공급이 가능하다. 또한 종래의 유도 전류형 전원공급 장치와 비교하여 상대적으로 넓은 동작전류 범위의 제공이 가능하다.
도4에는 본 발명의 다른 구체적 실시예가 도시되어 있는데, 도1의 경우와 차이점은 단락권선(202)이 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 하나씩 감겨져 있는 것이 아니라 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 것,[S(CES123)] 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 2개((CES2, CES3)를 하나로 결선한 것[S(CES23)], 및 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 1개(CES3)만을 결선한 것[S(CES3)]으로 구분된다는 것이다.
따라서 어느 하나의 단락권선(202) 제어를 통하여 다수 변류기 제어가 가능하다.
즉, 전원권선(201)이 유도형 전원부(300)에 상시 연결되어 있는 상태[P(CES123)]에서 전력선로의 전류량에 따라 단락권선 전체[S(CES123), S(CES23), S(CES3)]를 개방하거나, 단락권선(202) 가운데 어느 하나만 단락(close)하면 도1의 경우와 동일한 효과를 거둘 수 있다.
도5에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 도1과는 달리 전원권선(201)이 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 것[P(CES123)], 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 2개(CES2, CES3)를 하나로 결선한 것[P(CES23)]것, 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 1개(CES3)만을 결선한 것[P(CES3)]으로 구분된다는 것이다.
도5와 같은 경우 스위칭 회로(400)는 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3)에 결선된 단락권선(202) 각각의 개폐(open/close)를 제어하고, 단락권선(202)의 개폐에 따라 2차 전류가 유도되는 변류기만으로 결선된 전원권선(201)을 선택하는 제어신호를 유도형 전원부(300)로 전달하게 되는데, 유도형 전원부(300)는 이러한 스위칭 회로(400)의 제어신호에 따라 단락권선(202)의 개폐에 따라 2차 전류가 유도되는 변류기만으로 결선된 전원권선(201)을 선택하게 된다.
즉, 단락권선(202) 전체[S(CES1), S(CES2), S(CES3)]가 개방(open)된 경우 전원권선(201) 가운데 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 것[P(CES123)]만 유도형 전원부(300)와 연결(open)되어 전원을 공급할 수 있도록 나머지 것[P(CES23) 및 P(CES3)]들은 단락(close)시키고, 단락권선(202) 가운데 1개[S(CES1)]만 단락(close)된 경우 변류기 가운데 2개(CES2, CES3)를 하나로 결선한 것[P(CES23)]만 유도형 전원부(300)와 연결(open)되어 전원을 공급할 수 있도록 나머지 것[P(CES123) 및 P(CES3)]들은 단락(close)시키고, 단락권선(202) 가운데 2개[S(CES1), S(CES2)]가 단락(close)된 경우 변류기 가운데 1개[CES3)]만 결선한 것[P(CES3)]만 유도형 전원부(300)와 연결(open)되어 전원을 공급할 수 있도록 나머지 것[P(CES123) 및 P(CES23)]들은 단락(close)시킨다.
따라서 도5의 경우 유도형 전원부(300)에는 전원권선(201)의 단락 및 개방(open/Close) 제어를 위하여 스위칭 회로(400)의 릴레이 소자(420)와 같은 전자식 스위치를 내장하여 구현된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속하며, 특히 전원공급용 변류기 유닛(200)은 변류기(CES1, CES2, CES3) 3개가 장착되는 경우를 가정하여 설명하였으나 변류기가 2개 또는 4개 이상이 장착되는 경우에도 본 발명에서 적요된 것과 동일한 방식이 확장 적용될 수 있음을 분명히 밝혀둔다.
100:측정용 변류기
101:측정권선
200:전원공급용 변류기 유닛
201:전원권선
202:단락권선
300:유도형 전원부
310:필터부
320:1차 정류부
330:스위칭 소자부
340:2차 정류부
350:피드백 회로부
400:스위칭 회로
410:마이크로프로세서부
411:저항소자
412:A/D컨버터
413:메모리부
414:연산부
415:릴레이 제어부
420:릴레이 소자
101:측정권선
200:전원공급용 변류기 유닛
201:전원권선
202:단락권선
300:유도형 전원부
310:필터부
320:1차 정류부
330:스위칭 소자부
340:2차 정류부
350:피드백 회로부
400:스위칭 회로
410:마이크로프로세서부
411:저항소자
412:A/D컨버터
413:메모리부
414:연산부
415:릴레이 제어부
420:릴레이 소자
Claims (6)
- 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 전원권선(201), 및 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 개별적으로 결선된 단락권선(202)을 포함하는 전원공급용 변류기 유닛(200);
전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류가 유도되는 측정권선(101)을 포함하는 측정용 변류기(100);
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 상기 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 유도형 전원부(300); 및,
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 상기 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 상기 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 결선된 단락권선(202)의 개폐(open/close)를 제어하는 스위칭 회로(400);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치. - 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 전원권선(201), 및 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 것, 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 2개((CES2, CES3)를 하나로 결선한 것, 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 1개(CES3)만을 결선한 것으로 구분되는 단락권선(202)을 포함하는 전원공급용 변류기 유닛(200);
전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류가 유도되는 측정권선(101)을 포함하는 측정용 변류기(100);
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 상기 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 유도형 전원부(300); 및,
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 상기 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 상기 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3)에 결선된 단락권선(202) 각각의 개폐(open/close)를 제어하는 스위칭 회로(400);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치. - 전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류를 유도하는 다수의 변류기(CES1, CES2, CES3), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 전체를 하나로 결선한 것, 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 2개(CES2, CES3)를 하나로 결선한 것, 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 가운데 1개(CES3)만을 결선한 것으로 구분되는 전원권선(201), 상기 변류기(CES1, CES2, CES3) 각각에 개별적으로 결선된 단락권선(202)을 포함하는 전원공급용 변류기 유닛(200);
전류가 흐르는 전력선로의 1차 전류로부터 전자기 유도 원리에 따라 2차 전류가 유도되는 측정권선(101)을 포함하는 측정용 변류기(100);
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)과 연결되며, 상기 전원권선(201)으로부터 2차 전류를 제공받아 미리 설정된 전압으로 변환하여 출력하는 유도형 전원부(300); 및,
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 단락권선(202) 및 상기 측정용 변류기(100)의 측정권선(101)과 연결되며, 상기 측정권선(101)의 전류량을 이용하여 측정된 전력선로의 전류량에 따라 상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 변류기(CES1, CES2, CES3)에 결선된 단락권선(202) 각각의 개폐(open/close)를 제어하고, 상기 단락권선(202)의 개폐에 따라 2차 전류가 유도되는 변류기만으로 결선된 전원권선(201)을 선택하는 제어신호를 상기 유도형 전원부(300)로 전달하는 스위칭 회로(400);
를 포함하여 구성되되,
상기 유도형 전원부(300)는 상기 스위칭 회로(400)의 제어신호에 따라 상기 단락권선(202)의 개폐에 따라 2차 전류가 유도되는 변류기만으로 결선된 전원권선(201)을 선택하는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치. - 제1항 내지 제3항 가운데 어느 하나에서,
상기 유도형 전원부(300)는,
상기 전원공급용 변류기 유닛(200)의 전원권선(201)으로부터 제공되는 2차 전류를 필터링하는 필터부(310);
상기 필터부(310)로부터 출력되는 교류 전류를 직류 전압으로 변환하는 1차 정류부(320);
상기 1차 정류부(320)에서 변환된 직류 전압을 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 스위칭하여 출력하는 스위칭 소자부(330); 및,
상기 스위칭 소자부(330)에서 출력되는 전압에 의하여 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하는 2차 정류부(340);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치. - 제4항에서,
상기 2차 정류부(340)의 출력을 피드백 받아 상기 스위칭 소자부(330)의 펄스폭 듀티를 조정하는 피드백 회로부(350);
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치. - 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
상기 스위칭 회로(400)에는,
측정용 변류기(100)의 측정권선(101)으로 유도되는 출력전류(i2)를 전압 신호로 변환하기 위한 저항소자(411);
상기 저항소자(411)의 출력전압(Vin) 신호를 디지털 신호로 변환하 A/D컨버터(412);
단락권선(202)의 제어를 수행하기 위한 기준값이 설정되어 저장되는 메모리부(413);
전력선로의 전류량에 따라 단락권선(202)을 선택하는 연산을 수행하는 연산부(414); 및,
상기 연산부(414)의 연산 결과에 따라 릴레이 소자(420)를 제어하기 위한 릴레이 제어부(415);
로 이루어진 마이크로프로세서부(410);
가 포함되는 것을 특징으로 하는 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치.
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| KR1020160099427A KR101925182B1 (ko) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 변류기 기반의 유도형 전원공급 장치 |
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-
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- 2016-08-04 KR KR1020160099427A patent/KR101925182B1/ko active IP Right Grant
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