KR20180024935A

KR20180024935A - 전력 변환 시스템

Info

Publication number: KR20180024935A
Application number: KR1020160112000A
Authority: KR
Inventors: 김태완; 임태경
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR101878054B1

Abstract

본 발명에 따른 전력 변환 시스템은, 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되며, 직류전력 및 교류전력을 제어하는 제어모듈과, 상기 제어모듈에서 제어되는 직류전력 및 교류전력 중 하나의 전력을 나머지 하나의 전력으로 변환시키기 위한 파워스택 및 리액터를 구비하는 전원모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전원모듈은, 외관을 형성하는 프레임과, 상기 프레임의 하부공간에 배치되는 리액터와, 상기 프레임의 상부공간에 배치되는 파워스택과, 상기 상부공간과 상기 하부공간을 경사지도록 구획하여 상기 리액터를 냉각한 공기가 상기 파워스택으로 유동되는 것을 방지하는 유동가이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유동가이드에 의하여 안내된 공기를 외부로 배출시키는 공기덕트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 배출함으로써, 전력 변환 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 전원모듈이 외부공기에 의하여 냉각됨으로써, 장치의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전력 변환 시스템의 장기적인 수명을 보장할 수 있다.

Description

전력 변환 시스템{POWER CONVERSION SYSTEM}

본 발명은 전력 변환 시스템에 관한 것이다.

에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.

에너지 저장 시스템은 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우, 발전 단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있어서 전기요금을 인하하고 에너지를 절약할 수 있다.

이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.

에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.

이러한 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해, 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.

한편, 에너지 저장 시스템은 소비처의 소비전력에 따라서 대용량의 전력을 취급할 수 있다. 그리고, 에너지 저장 시스템은 소비처의 소비전력에 적합한 전력으로 변환하는 전력 변환 시스템(Power Conversion System)을 포함할 수 있다.

전력 변환 시스템은 소비처의 소비전력에 적합한 전력을 공급하기 위하여 직류와 교류를 변환하거나, 전압을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 전력 변환 시스템은 소비처의 소비전력이 증가됨에 따라서 전력 변환 시스템의 용량이 커질 수 있다.

즉, 소비처의 소비전력이 증가됨으로써, 소비처의 소비전력에 적합한 전력을 공급하기 위한 대용량의 전력 변환 시스템이 요구될 수 있다.

다만, 전력 변환 시스템이 대용량화되면, 전력 변환 장치의 내부에서 작동되는 모듈의 발열이 증가되고, 이러한 발열에 의하여 전력 변환 시스템의 수명이 감소되거나, 고장의 문제를 초래할 수 있다.

일 예로, 대한민국 등록특허공보 제10-1004732호, “태양광 대용량 인버터”를 살펴보면, 본체의 내측에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위하여 본체의 일면에 배기부를 제공하는 사상이 개시된다.

상기되는 종래 기술에 따르면, 본체 내부의 열을 외부로 배출하기 위하여 배기부를 제공하고, 상부에 배치되는 모듈에 송풍팬을 구비하였으나, 하부에 배치되는 모듈에서 발생되는 열에 의하여 상부에 배치되는 모듈의 온도가 증가될 수 있는 문제가 발생될 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-10004732호, “태양광 대용량 인버터”

본 발명은, 전력 변환 시스템의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 배출할 수 있는 전력 변환 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은, 하부에 배치되는 모듈에 의하여 상부에 배치된 모듈의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 전력 변환 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 변환 시스템은, 외관을 형성하는 하우징을 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 내부에 수용되며, 직류전력 및 교류전력을 제어하는 제어모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어모듈에서 제어되는 직류전력 및 교류전력 중 하나의 전력을 나머지 하나의 전력으로 변환시키기 위한 파워스택 및 리액터를 구비하는 전원모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전원모듈은, 상기 리액터가 배치되는 하부공간과, 상기 파워스택이 배치되는 상부공간을 경사지도록 구획하는 유동가이드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징은, 상기 상부공간의 일측에 제공되는 공기덕트를 통과한 공기가 외부로 토출될 수 있는 송풍구가 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 전원모듈은, 외관을 형성하는 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 상기 프레임의 하부공간에 배치되는 리액터와, 상기 프레임의 상부공간에 배치되는 파워스택을 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부공간과 상기 하부공간을 경사지도록 구획하여 상기 리액터를 냉각한 공기가 상기 파워스택으로 유동되는 것을 방지하는 유동가이드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유동가이드에 의하여 안내된 공기를 외부로 배출시키는 공기덕트를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 배출함으로써, 전력 변환 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전원모듈의 다양한 장치들이 서로 독립적으로 외부공기에 의하여 냉각됨으로써, 각각의 장치 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전력 변환 시스템의 내부를 효율적으로 냉각할 수 있는 공기덕트 및 유동가이드를 제공함으로써, 전력 변환 시스템의 장기적인 수명을 보장할 수 있다.

도 1은 전력 변환 시스템의 정면도.
도 2는 전원 모듈의 사시도.
도 3은 도 2의 A-A선을 절단한 단면도.
도 4는 도 3의 일부분을 확대한 도면.
도 5는 전원모듈의 내부를 유동하는 공기의 흐름을 나타내는 정면도.
도 6은 전원모듈의 내부를 유동하는 공기의 흐름을 나타내는 좌측면도.
도 7은 도 6의 B-B선을 절단한 단면도.

이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 그러나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 수 있다.

또한, 첨부되는 도면은 같은 실시예 임에도 불구하고, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현되거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

도 1은 전력 변환 시스템의 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 변환 시스템(10)은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)에 포함되어, 소비처에서 요구되는 전력을 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 전력 변환 시스템(10)은 소비처의 소비전력에 따라서 변환할 수 있는 전력의 크기가 조절될 수 있다. 그리고, 소비처의 소비전력이 증가될수록 상기 전력 변환 시스템(10)에 포함되는 모듈의 크기가 커질 수 있다. 즉, 소비처의 소비전력에 따라 다양한 크기의 전력 변환 시스템(10)이 제공될 수 있을 것이다.

다만, 본 실시예에서는 대용량의 전력을 변환할 수 있는 전력 변환 시스템(10)인 것으로 설명한다. 그리고, 상기 전력 변환 시스템(10)이 변환할 수 있는 전력은 예를 들어 2MW급인 것으로 한다.

상기 전력 변환 시스템(10)은 다수의 모듈을 내부에 수용할 수 있는 하우징(11)을 포함할 수 있다.

상기 하우징(11)은 상기 다수의 모듈을 내부에 용이하게 제공할 수 있도록 적어도 일면이 개구되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(11)은 전면과 후면이 개구되도록 제공될 수 있다.

그리고, 상기 하우징(11)의 개구된 일면으로, 후술할 다수의 모듈이 삽입될 수 있다.

상기 하우징(11)은 외부의 환경요인으로부터 상기 하우징(11)이 내부에 수용될 다수의 모듈을 보호할 수 있다. 그리고, 상기 하우징(11)은 상기 다수의 모듈을 내부에 수용한 상태에서, 크레인 등에 의하여 이송될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

상기 하우징(11)의 내부에는 교류제어모듈(14), 직류제어모듈(15), 전원모듈(16)이 배치될 수 있다. 상기 교류제어모듈(14), 상기 직류제어모듈(15), 상기 전원모듈(16)은 상기 하우징(11)의 내부에서 서로 나란하게 배치될 수 있다.

상기 전원모듈(16)은 외부로부터 인가되는 전력을 소비처에 요구되는 전력으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전원모듈(16)은 외부로부터 인가되는 전력을 직류 또는 교류로 변환시킬 수 있다. 예를들어, 외부에서 인가되는 전력은 신재생에너지에 의하여 생성된 전력, 발전소에서 발생된 전력 등 다양한 전력이 포함될 수 있다.

상기 전원모듈(16)은 외부로부터 인가되는 전력을 변환하는 기능을 수행함으로써, 고온의 열이 발생될 수 있다. 그러므로, 상기 전원모듈(16)은 다수 개로 제공될 수 있다. 본 실시예에서 상기 전원모듈(16)은 제1전원모듈(16-1)과 제2전원모듈(16-2)로 제공될 수 있다.

상기 교류제어모듈(14)은 상기 전원모듈(16)에서 변환된 전력 중 교류 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 교류제어모듈(14)은 필요에 의하여 소비처로 전달되는 교류 전력의 공급을 차단할 수 있는 교류 차단기능을 가질 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않고, 상기 교류제어모듈(14)은 교류 전력을 제어하기 위한 추가적인 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 직류제어모듈(15)은 상기 전원모듈(16)에서 변환된 전력 중 직류 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 직류제어모듈(15)은 필요에 의하여 소비처로 전달되는 직류 전력의 공급을 차단할 수 있는 직류 차단기능을 가질 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않고, 상기 직류제어모듈(15)은 직류 전력을 제어하기 위한 추가적인 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징(11)의 내부에 다수의 모듈이 배치되고, 상기 다수의 모듈 각각은 도어(12)에 의하여 차폐될 수 있다. 상기 도어(12)는 상기 다수의 모듈 각각에 대응되는 위치의 하우징(11)에 제공되며, 상기 하우징(11)의 개구된 일면에서 회동하며 개폐될 수 있다.

상기 도어(12)는 다공부(121)와, 손잡이(122)와, 잠금부(123)를 포함할 수 있다.

상기 다공부(121)는 상기 도어(12)의 일면에 제공되며, 공기가 통과할 수 있는 통로로 이해할 수 있다. 또한, 상기 다공부(121)는 상기 도어(12)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 다공부(121)가 상기 도어(12)의 하부에 제공되면, 상대적으로 상부보다 차가운 공기가 상기 다공부(121)를 통과하여, 상기 하우징(11)의 내부에 수용되는 다수의 모듈을 냉각할 수 있다.

상기 다공부(121)는 공기 이외의 물방울 등의 투입을 방지하기 위하여 하방에서 상방을 향하는 방향으로 일부분이 경사지도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 다공부(121)는 다수의 루버에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 다공부(121)는 다수의 홀이 제공되는 메쉬형상으로 제공될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 우천시 물방울이 상기 다공부(121)를 통과하여 내부로 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 사용자는 상기 도어(12)를 개폐하기 위하여 상기 손잡이(122)를 이용할 수 있다. 상기 손잡이(122)는 상기 사용자의 손에 용이하게 파지되도록 상기 도어(12)의 좌우방향으로 길게 제공될 수 있다. 그리고, 상기 잠금부(123)의 잠금여부에 따라서 상기 도어(12)의 개폐 여부가 선택될 수 있다.

한편, 상기 하우징(11)의 전면을 향하는 방향에서, 상기 다수의 모듈에 제공되는 상기 도어(12) 중 적어도 하나의 도어(12)에는 제어부(13)가 설치될 수 있다.

상기 제어부(13)는 상기 하우징(11)의 전면에 제공됨으로써, 상기 하우징(11)의 작동상태를 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 제어부(13)는 사용자로부터 상기 하우징(11)의 내부에 수용된 다수의 모듈들을 제어할 수 있다. 본 실시예에서 상기 제어부(13)는 상기 교류제어모듈(14)의 전면에 제공되는 것으로 한다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

이하에서는 상기 하우징(11)의 내부에 수용되는 다수의 모듈 중 전원모듈(16)에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 전원모듈의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 절단한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전원모듈(16)은 프레임(161)이 결합되어 몸체(160)를 형성할 수 있다. 상기 프레임(161)은 예를 들어, “ㄴ”형상의 단면을 가질 수 있다.

상기 몸체(160)에는 파워스택(164)과 리액터(165)가 각각 구분되어 배치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 몸체(160)가 상기 다수의 프레임(161)으로 형성됨으로써, 적어도 일면 이상이 개구되도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 파워스택(164)과 상기 리액터(165)는 상기 몸체(160)의 내부에서 다수 개로 제공될 수 있다.

상기 리액터(165)는 외부로부터 인가되는 전력의 무효전력을 흡수하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 리액터(165)는 철심에 코일을 감아 직렬로 결선하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 리액터(165)는 철심을 제외하고 단순히 코일을 감아서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리액터(165)는 구조적으로 공심형, 폐로 철심형, 에어캡형 등으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 리액터(165)는 상기 리액터(165)는 소비처에서 요구되는 전력에 따라 크기가 변경될 수 있다.

상기 파워스택(164)은 외부로부터 전달되는 전력을 소비처에서 요구하는 소비전력으로 변환하기 위한 핵심 모듈로 사용될 수 있다. 그리고, 상피 파워스택(164)은 전력을 변환하는 핵심 모듈로써 많은 열을 방출할 수 있다. 상기 파워스택(164)은 도 4에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.

상기 파워스택(164)은 상기 몸체(160)의 내부에서 상부에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 리액터(165)는 상기 몸체(160)의 내부에서 하부에 위치할 수 있다.

상세히, 상기 파워스택(164)은 제1지지부(162)에 의하여 상기 몸체(160)의 상부에 지지될 수 있다. 상기 파워스택(164)은 상기 제1지지부(162)에 적어도 일부분이 지지되도록 배치될 수 있다.

그리고, 상기 리액터(165)는 제2지지부(163)에 의하여 상기 몸체(160)의 하부에 지지될 수 있다. 상기 리액터(165)는 상기 제2지지부(163)의 적어도 일부분이 지지되도록 배치될 수 있다.

즉, 상기 제1지지부(162)와 상기 제2지지부(163)는 상기 프레임(161)에 연결되어 상기 몸체(160)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 파워스택(164) 및 상기 리액터(165)가 지지된 상태에서, 상기 제1지지부(162)와 상기 제2지지부(163)는 일부분이 개구되도록 제공될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 몸체(160)는 다수의 면이 개구되도록 형성되고, 개구된 면을 통하여 상기 파워스택(164) 및 상기 리액터(165)에서 발생되는 열이 쉽게 다방면으로 전달될 수 있다. 또한, 상기 몸체(160)가 상기 프레임(161)으로 형성됨으로써, 상기 몸체(160)의 무게가 감소될 수 있다.

이하에서는 상기 파워스택(164)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 4는 도 3의 일부분을 확대한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 파워스택(164)는 상기 프레임(161)의 내부에 다수개로 제공될 수 있다. 도 4에는 두 개의 파워스택(164)가 배치된 것으로 도시되었다.

상기 파워스택(164)은 몸체를 형성하는 바디(1641)를 포함할 수 있다. 상기 바디(1641)는 적어도 프레임(Frame)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 바디(1641)는 적어도 다각형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 바디(1641)의 내부에는 공간이 형성되어 다양한 부품이 배치될 수 있다.

상기 바디(1641)의 내부에는 히트싱크(1643)가 제공될 수 있다. 상기 히트싱크(1643)의 일면에는 다수의 방열핀(미도시)이 제공될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크(1643)의 타면에는 인쇄회로기판(1642)(Print Current Board, 이하 PCB라 칭함.) 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터(1645)(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT라 칭함.)이 배치될 수 있다.

상기 IGBT(1645)는 상기 PCB(1642)에 제공될 수 있다. 그리고, 상기 상기 PCB(1642) 상에서, 상기 IGBT(1645)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 IGBT(1645)는 서로 크기가 다르도록 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 서로 크기가 다른 IGBT(1645,1646)가 도시되어 있다.

상기 PCB(1642) 및 상기 IGBT(1645)는 상기 히트싱크(1643)의 타면상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 IGBT(1645)는 전력을 변환하기 위한 핵심 부품으로써 다소 많은 열을 발산할 수 있다. 따라서, 상기 IGBT(1645)는 상기 히트싱크(1643)의 타면에 접촉되도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 IGBT(1645)의 방열이 효율적으로 수행될 수 있다.

상기 PCB(1642)의 경우, 상기 히트싱크(1643)에 접촉되도록 배치될 수 있으나, 상기 히트싱크(1643)에 접촉되지 않고 이격되도록 배치될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.

상기 PCB(1642)에는 커패시터(1644)(Capacitor)가 더 제공될 수 있다. 상기 커패시터(1644)는 전기회로에서 전하를 저장하는 장치로써, 상기 전원모듈(16)로 인가되는 전력의 일부 에너지를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 커패시터(1644)는 원통형, 평행형, 구형 중 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 커패시터(1644)는 원통형으로 제공되는 것으로 도시하였다.

상기 바디(1641)의 일측에는 팬(1647)이 제공될 수 있다. 상기 팬(1647)은 상기 바디(1641)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 팬(1647)이 상기 바디(1641)의 하부에 배치되면, 상기 바디(1641)의 하부에는 상기 팬(1647)으로 공기가 유입되도록 개구될 수 있다.

즉, 상기 파워스택(164)은 외부로부터 인가되는 전력을 소비처에서 요구하는 전력을 변환하기 위한 다수의 전력 변환 부품을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 다수의 전력 변환 부품으로부터 발생되는 열은 상기 히트싱크(1643)에 의하여 방열될 수 있다. 특히, 열을 가장 많이 발생되는 상기 IGBT(1645)는 상기 히트싱크(1643)에 접촉되도록 배치됨으로써, 방열의 효율이 최대화될 수 있다.

그리고, 상기 바디(1641)의 하부에 배치되는 상기 팬(1647)을 회전시키면, 상기 파워스택(164)의 하부에 위치하는 공기는 상기 파워스택(164)의 상부를 향하여 유동할 수 있다. 이때, 상기 공기에 의하여 상기 히트싱크(1643)의 방열핀(미도시)이 공기에 의하여 냉각될 수 있다.

도 5는 전원모듈의 내부를 유동하는 공기의 흐름을 나타내는 정면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 전원모듈(16)의 내부에서 상기 제1지지부(162)와 상기 리액터(165)의 사이에는 유동가이드(169)가 제공될 수 있다.

상기 유동가이드(169)는 상기 리액터와 상기 유동가이드(169)의 사이에 배치되어, 상기 리액터(165)에서 발생되는 열이 상기 파워스택(164)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

상기 유동가이드(169)는 상기 프레임(161)을 가로질러 배치될 수 있다. 그리고, 상기 유동가이드(169)는 상기 리액터(165)가 배치되는 하부공간과 상기 파워스택(164)이 배치되는 상부공간을 구획할 수 있다. 다시 말하면, 상기 유동가이드(169)는 상기 프레임(161)의 하부와 상부를 구분짓는 플레이트(Plate) 형상으로 제공될 수 있다.

그리고, 상기 유동가이드(169)의 일측에는 공기덕트(168)가 배치될 수 있다. 상기 공기덕트(168)는 상기 프레임(161)에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 공기덕트(168)는 상기 유동가이드(169)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 유동가이드(169)의 일부분이 절개되고, 절개된 일부분에 상기 공기덕트(168)가 배치될 수 있다.

다시 말하면, 상기 유동가이드(169)의 일측에 상기 공기덕트(168)가 배치됨으로써, 상기 전원모듈(16)의 하부에서 발생된 열이 상기 유동가이드(169)를 따라서 상기 공기덕트(168)를 향하는 방향으로 유동할 수 있다.

그리고, 상기 공기덕트(168)의 내부에는 공기유동홀(1681)이 제공됨으로써, 상기 유동가이드(169)이 의하여 안내된 공기는 상기 공기덕트(168)의 공기유동홀(1681)을 통과할 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 공기덕트(168)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 프레임(161)의 좌측과 우측에 각각 제공될 수 있다. 그리고, 상기 유동가이드(169)는 상기 전원모듈(16)의 상부와 하부를 구획할 수 있다.

상기 리액터(165)에서 발생된 열은 상부를 향하는 방향으로 이동할 수 있다. 상부를 향하는 열은 상기 유동가이드(169)에 의하여 상기 유동가이드(169)의 일측에 연결된 상기 공기덕트(168)를 향하는 방향으로 유동할 수 있다. 상기 공기덕트(168)로 이동된 열은 상기 공기유동홀(1681)을 통과하여 상부로 유동할 수 있다.

즉, 상기 리액터(165)에서 발생된 열은 도 5에 도시된 화살표와 같이 상기 공기덕트(168)을 향하는 방향으로 이동되어 상부를 향하는 방향으로 이동할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 리액터(165)에서 발생되는 열이 상기 리액터(165)의 상부에 배치되는 상기 파워스택(164)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 리액터(165)에 의하여 상기 파워스택(164)이 가열되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 전원모듈의 내부를 유동하는 공기의 흐름을 나태내는 좌측면도이다.

6을 참조하면, 상기 전원모듈(16)은 상기 하우징(11)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(11)의 상부에는 상기 하우징(11)의 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있는 송풍구(166)가 제공될 수 있다.

상기 송풍구(166)는 상기 전원모듈(16)의 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 송풍구(166)는 상기 하우징(11)의 외부에서 상기 하우징(11)의 내부로 유입될 수 있는 물방울 등을 방지하기 위하여, 상기 송풍구(166)의 상방에는 적어도 캐노피, 처마, 차양막 등이 설치될 수 있다.

상기 송풍구(166)는 상기 하우징(11)의 내부의 열을 외부로 배출하는 기능을 함으로써, 상기 공기덕트(168)의 일부분은 상기 송풍구(166)와 연결될 수 있다.

즉, 상기 전원모듈(16)의 하부에서 상기 리액터(165)에 의하여 발생된 열은 상기 공기덕트(168)를 통과하여 상기 송풍구(166)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.

한편, 상기 유동가이드(169)는 상기 전원모듈(16)의 내부에서 경사지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유동가이드(169)는 상기 전원모듈(16)의 일측에 제공되는 도어(12)의 다공부(121)를 향하는 방향으로 경사질 수 있다.

상기 공기덕트(168)의 일측에 연결된 상기 유동가이드(169)의 일부분은 상기 다공부(121)를 향하는 방향으로 경시지게 배치된 타부분보다 높게 배치될 수 있다.

이에 따르면, 상기 도어(12)의 다공부(121)를 통과하여 상기 하우징(11)의 내부로 유입되는 외부공기는 상기 리액터(165)를 냉각할 수 있다. 그리고, 상기 리액터(165)를 냉각하는 과정에서 온도가 상승하여 상기 공기덕트(168)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.

한편, 상기 전원모듈(16)의 상부에 배치된 상기 전원모듈(16)에는 상기 팬(1647)이 제공될 수 있다. 그리고, 상기 유동가이드(169)는 상기 도어(12)의 다공부(121)를 향하는 방향으로 경사지도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 유동가이드(169)는 상기 도어(12)에 제공되는 상기 다공부(121)를 제1다공부(121-1)와 제2다공부(121-2)로 구분할 수 있다.

다시 말하면, 상기 유동가이드(169)는 상기 다공부(121)를 통하여 상기 하우징(11)의 내부로 유입될 수 있는 공기를 상기 리액터(165)를 향하는 공기와, 상기 파워스택(164)을 향하는 공기로 구분할 수 있다.

즉, 상기 제1다공부(121-1)는 상기 리액터(165)를 향하는 공기가 통과할 수 있는 유로로 이해할 수 있다. 그리고, 상기 제2다공부(121-2)는 상기 파워스택(164)을 향하는 공기가 통과할 수 있는 유로로 이해할 수 있다. 상기 제1다공부(121-1)는 상기 제2다공부(121-2)의 하부에 배치될 수 있다.

상기 파워스택(164)의 팬(1647)이 회전하면, 상기 제2다공부(121-2)를 통하여 공기가 유입될 수 있다. 그리고, 상기 하우징(11)의 내부로 유입된 공기는 상기 파워스택(164)을 냉각한 후 상기 송풍구(166)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 하우징(11)의 내부에 배치되는 상기 파워스택(164)은 상기 유동가이드(169)에 의하여 상부와 하부가 구분될 수 있다. 그리고, 상부와 하부로 구분된 상기 전원모듈(16)의 내부 각각은 상기 제1다공부(121-1)와 상기 제2다공부(121-2)를 통하여 유입되는 공기에 의하여 각각 냉각될 수 있다. 그리고, 상기 전원모듈(16)의 하부에 배치되는 상기 리액터(165)에 의하여, 상기 전원모듈(16)의 상부에 배치되는 상기 파워스택(164)이 보다 빠르게 가열되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 도 6의 B-B선을 절단한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 상기 공기덕트(168)는 내부에 공기유동홀(1681)이 구비되는 중공형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 공기덕트(168)의 일측에는 환풍기(1682)가 제공될 수 있다. 상기 환풍기(1682)는 상기 공기덕트(168)의 일측 또는 상기 공기덕트(168)의 공기유동홀(1681) 상에 배치되어 상기 공기유동홀(1681)을 통과하는 공기를 강제유동 시킬 수 있다. 또한, 상기 환풍기(1682)는 상기 공기덕트(168)와 상기 송풍구(166)가 연결되는 부분에 배치될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않으며, 상기 환풍기(1682)가 제공되지 않는 것 또한 가능할 것이다.

상기 환풍기(1682)를 통하여 상기 공기유동홀(1681)을 통과하는 공기를 강제 유동시키면, 상기 도어(12)의 제1다공부(121-1)를 통하여 상기 하우징(11)의 내부로 유입되는 공기량이 증가될 수 있다. 외부로부터 유입되는 공기가 증가될 경우, 상기 리액터(165)를 냉각하는 공기량이 증가되어 상기 리액터(165)의 냉각효율이 증가될 수 있다. 또한, 상기 리액터(165)의 수명이 증가될 수 있다.

그리고, 상기 환풍기(1682)를 통하여 상기 공기유동홀(1681)을 통과하는 공기를 강제 유동시킴으로써, 상기 공기덕트(168)의 온도가 상승하는 것을 지연시킬 수 있다.

10 전력 변환 시스템 11 하우징
12 도어 13 제어부
14 교류제어모듈 15 직류제어모듈
16 전원모듈 164 파워스택
165 리액터 168 공기덕트
169 유동가이드

Claims

외관을 형성하고 내부공간을 가지는 프레임;
상기 내부공간 중 하부공간에 배치되는 리액터;
상기 내부공간 중 상부공간에 배치되는 파워스택;
상기 상부공간과 상기 하부공간을 경사지도록 구획하며, 상기 리액터를 냉각한 공기의 유동을 안내하는 유동가이드; 및
상기 유동가이드에 의하여 안내된 공기를 상기 프레임의 외부로 배출시키기 위한 공기덕트를 포함하는 전원모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임에는,
상기 리액터를 지지하는 제1지지부; 및
상기 파워스택을 지지하는 제2지지부가 포함되는 전원모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 유동가이드는,
상기 제1지지부와 상기 제2지지부의 사이에 배치되는 전원모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 공기덕트는,
상기 프레임의 내부 일측에 적어도 하나 이상으로 제공되며,
상기 공기덕트의 내부로 공기가 유입될 수 있는 공기유입홀을 포함하는 전원모듈.
제 4 항에 있어서,
상기 공기덕트에는, 상기 공기덕트를 유동하는 공기를 강제 유동시키는 환풍기가 제공되는 전원모듈.
제 4 항에 있어서,
상기 유동가이드의 일부는, 상기 공기유입홀로 공기가 유입될 수 있도록 상기 공기덕트에 연결되는 전원모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임의 일측에는, 상기 프레임의 적어도 일측을 차폐하기 위한 도어가 배치되는 전원모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 도어에는, 상기 프레임의 내부로 공기가 유입될 수 있는 다공부가 제공되는 전원모듈.
제 8 항에 있어서,
상기 유동가이드는, 상기 다공부에서 유입되는 공기를 상기 상부공간을 향하는 공기와, 상기 하부공간을 향하는 공기로 구획하는 전원모듈.
제 9 항에 있어서,
상기 다공부에는,
상기 하부공간을 향하는 공기가 유입되는 제1다공부와, 상기 상부공간을 향하는 공기가 유입되는 제2다공부가 포함되는 전원모듈.
외관을 형성하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 수용되며, 직류전력 및 교류전력을 제어하는 제어모듈; 및
상기 제어모듈에서 제어되는 직류전력 및 교류전력 중 하나의 전력을 나머지 하나의 전력으로 변환시키기 위한 파워스택 및 리액터를 구비하는 전원모듈을 포함하고,
상기 전원모듈의 내부에는,
상기 리액터가 배치되는 하부공간;
상기 파워스택이 배치되고, 일측에 공기덕트가 위치하는 상부공간; 및
상기 상부공간과 상기 하부공간을 경사지도록 구획하며, 상기 공기덕트의 일측에 연결되는 유동가이드가 포함되는 전력 변환 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 하우징의 상부에는, 상기 공기덕트를 통과한 공기가 상기 하우징의 외부로 배출될 수 있는 송풍구가 제공되는 전력 변환 시스템.