KR20190075035A - Ac/dc 겸용 가능한 전원 입력 장치 - Google Patents

Ac/dc 겸용 가능한 전원 입력 장치 Download PDF

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Abstract

AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치에 대해 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 전력 기기의 전원 입력단에 구비되어, 외부로부터 선택적으로 입력되는 AC 또는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하고, 변환된 DC 구동 전원을 다른 부속 기기로 공급하는 제1 전원 입력부, 및 다른 부속 기기에 구비되어, 제1 전원 입력부에서 공급된 DC 구동 전원을 적어도 하나의 부하로 제공하는 제2 전원 입력부를 포함하는바, 각 전력 기기들의 전원 입력단 구성을 간소화하고 그 제조 비용을 절감할 수 있다.

Description

AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치{POWER INPUT DEVICE WHICH CAN BE USED BOTH FOR A AC/DC ELECTRIC POWER SOURCE}
본 발명은 수용가 전력 기기들의 전원 입력단에 구성되어, 각각의 전력 기기들이 AC/DC 상용 전원을 선택적으로 입력받아 구동 전원으로 이용할 수 있도록 하는 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치에 관한 것이다.
일반 가정, 사무실, 관공서, 산업 현장 등의 수용가에서는 전력 공급소의 계통 전력을 배전반으로 받아서 가전기기나 사무기기 및 산업용 기기 등의 상용 전원으로 이용한다. 근래에는, 태양열 발전을 이용하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 등이 활용되어, 자체 구비된 ESS의 저장 전력을 계통 전력과 함께 상용 전원으로 이용하기도 한다.
현재 수용가에 구비된 대부분의 전력 기기 즉, 가전기기나 사무기기 및 산업용 기기 등은 배전반을 통해 입력되는 교류 전원을 상용 전원(이하, AC 전원)으로 이용하도록 설계되어 있다. 즉, 대부분의 전력 기기들은 전원 입력단으로 AC 전원을 입력받아서, 그 전압 레벨을 가변시켜 이용하거나 직류 전원(DC 전원)으로 변환하여 사용하였다. 각 수용가의 배전반에서도 계통 전력은 물론 ESS에 저장되었던 DC 전원까지 모두 AC 전원으로 변환하여 수용가로 공급하고 있다.
대부분 수용가의 전력 기기들은 구동 전원으로 DC 전원을 사용하거나, 내부 장치별로 DC 전원과 AC 전원을 나누어 사용하기 때문에, 배전반에서 상용 전원으로 AC 전원을 공급하는 환경에 맞추어 A/D 변환기 등을 추가로 구비해 이용하고 있다.
각각의 전력 기기들은 DC 전원을 상용 전원으로 받아서 변환하지 않고 이용하면 그 전력 사용 효율이 더 향상될 수 있다. 하지만, AC 전원이 상용 전원으로 공급되는 환경상, 전원 입력단에는 AC 전원의 전압 레벨을 가변시키기 위한 AC 전압 레벨 변환기, A/D 변환기, 및 DC/DC 변환기 등이 모두 구비되어야 했다.
일 예로, 에어컨의 경우, 실내기와 실외기로 구성되어 있기 때문에, 실내기와 실외기 중 어느 하나로 AC 상용 전원을 입력받아서 실내기와 실외기가 서로 AC 상용 전원을 직/병렬로 공유하도록 구성되고 있다. 이때, 에어컨의 실내기는 내부의 환풍 팬, 및 모터 등의 구동시 AC 전원을 이용하고, 제어 보드와 디스플레이 패널, 및 통신 보드 등은 DC 전원을 사용한다. 따라서, 에어컨 실내기에는 AC 전원의 전압 레벨을 내부 부하 장치에 알맞은 레벨로 변환하기 위한 AC 변환기, 및 AC 전원을 DC 전원으로 변환하기 위한 A/D 변환기 등이 모두 구비되어야 한다. 또한, 에어컨 실외기에서도 모터 및 컨프레셔 구동은 AC 전원을 이용하나, 제어 보드 및 통신 보드는 DC 전원을 사용하기 때문에, 에어컨 실외기 또한 실내기와는 별도로 AC 변환기, 및 A/D 변환기 등이 모두 구비되어야 했다.
이렇게, 종래의 전력 기기들은 AC 전원만 상용 전원으로 이용하였기 때문에, 각각의 전력 기기나 전력 기기에 부속된 장치별로 그 전원 입력단에 AC 변환기와 A/D 변환기 등의 전력 변환 장치를 모두 구비해서 이용했어야 하는 문제가 있었다.
또한, 수용가에 DC 전원이 상용 전원으로 공급되면 전력 효율이 더 좋아질 수 있지만, 종래에는 ESS의 DC 전원까지 모두 AC 전원으로 변환해서 수용가로 공급했기 때문에, 전력 이용 효율 및 전력 공급 효율이 모두 저하되는 문제가 있었다.
ESS의 활용도가 더욱 높아지고 있어서, 추후에는 AC 전원 외에도 DC 전원까지 상용 전원으로 수용가에 공급될 수 있기 때문에, 수용가의 전력 기기들 또한 전원 입력단에서 AC 전원과 DC 전원을 겸용해서 사용 가능하도록 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은 전력 기기들에 AC 전원이나 DC 전원이 상용 전원으로 선택 입력되더라도 각각의 전력 기기들이 AC 또는 DC 전원을 겸용해서 자체 구동 전원으로 활용할 수 있도록 한 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각각의 배전반에서 전력 계통의 AC 전원이나 ESS의 DC 전원을 별도로 가변하지 않고, 바로 상용 전원으로 각각의 수용가에 공급하도록 할 수 있는 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각각의 전력 기기에 AC 전원이나 DC 전원이 선택 입력되더라도, AC 전원이나 DC 전원을 입력받은 어느 하나의 부속 기기에서 가변된 DC 전원을 다른 부속 기기들에서도 병렬로 공유할 수 있도록 한 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 외부로부터 선택적으로 입력되는 AC 또는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하고, 변환된 DC 구동 전원을 다른 부속 기기로 공급할 수 있도록 하는 제1 전원 입력부를 포함한다. 이러한, 제1 전원 입력부의 구성으로 각각의 전력 기기들이 AC 전원이나 DC 전원을 겸용해서 자체 구동 전원으로 활용할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 다른 부속 기기에 구비되어 제1 전원 입력부에서 공급된 DC 구동 전원을 적어도 하나의 부하로 제공하는 제2 전원 입력부를 포함한다. 이에, 제1 전원 입력부는 AD 변환 회로와 DC 구동 전원의 출력 회로를 구비하고, 제2 전원 입력부는 제1 전원 입력부의 DC 구동 전원을 병렬로 이용하는 출력 회로만 구비하게 된다.
또한, 본 발명의 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 제1 전원 입력부로는 외부로부터 DC 상용 전원이 입력받고, 제2 전원 입력부로는 외부로부터 AC 상용 전원을 입력받아 이용할 수 있다. 특히, 선택적으로 입력되는 AC 또는 DC 상용 전원을 각각의 전력 기기에서 DC 구동 전원으로 변환한 후, DC 구동 전원을 병렬로 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 각각의 전력 기기들이 AC 전원이나 DC 전원을 겸용해서 자체 구동 전원으로 활용할 수 있도록 하는바, 각 전력 기기들의 전원 입력단 구성을 간소화하고 그 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 ESS 등의 외부에서 별도로 입력되는 DC 전원을 AC 전원으로 가변하지 바로 상용 전원으로 이용할 수 있도록 함으로써, DC 전원 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, DC 전원을 AC 전원으로 가변하기 위한 배전반의 부하를 줄여 배전반의 활용 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치는 각각의 전력 기기나 부속 기기들 별로 따로따로 AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받을 수 있다. 특히, 따로따로 AC 전원이나 DC 전원을 상용 전원으로 입력받더라도 DC 구동 전원은 서로 병렬로 공유함으로써, 전체적인 전원 입력단 회로 구성을 단순화시키고, 전원 입력단의 제작 구성과 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비된 가전기기의 상용 전원 입력 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 가전기기에 구비된 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치 구성을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비된 가전기기의 상용 전원 입력 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 가전기기에 구비된 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치 구성을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비된 가전기기의 상용 전원 입력 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 각각의 수용가에서는 AC 배전반(200)을 통해 전력 계통으로부터의 교류의 계통 전력을 입력받는다. AC 배전반(200)은 계통 전력을 상용 전원 레벨인 AC 전원으로 변압하여 각각의 수용가로 전송한다.
ESS(100)는 전력 제어 장치(110)와 배터리(120)를 구비하며, 태양열 패널(PV) 등을 통해 발전된 전력을 배터리(120)에 저장한다. 그리고 전력 제어 장치(110)의 제어에 따라 배터리(120)에 저장된 DC 전원을 수용가로 제공할 수 있다.
수용가의 전력기기(300,400)는 AC/DC 전원을 겸용으로 사용 가능한 전원 입력 장치를 구비한다. 즉, 전력기기(300,400)나 각각의 전력기기를 이루는 부속장치들의 전원 입력단에는 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비되어, AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받아 구동 전원으로 사용한다.
본 발명에서 수용가의 전력기기(300,400)로 에어컨을 일 예로 설명하기로 한다. 일반적으로 에어컨은 실내기(400)와 실외기(300)로 구분된다. 이에, 본 발명의 전원 입력 장치는 에어컨을 이루는 실내기(400)와 그 부속 장치인 실외기(300)에 분리 구성될 수 있다.
본 발명의 전원 입력 장치는 실내기(400) 등의 전력기기와 실외기(300) 등의 부속장치들에 각각 분리 구성되더라도, 어느 하나의 전원 입력단으로 AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받는다. 그리고 선택적으로 입력된 AC 전원이나 DC 전원으로 DC 레벨의 구동 전원을 생성하여 서로 공유한다.
예를 들어, 실외기(300)의 전원 입력단으로 AC 전원을 상용 전원으로 입력받는 경우, AC 전원으로 DC 레벨의 구동 전원을 생성하며, DC 레벨의 구동 전원을 실내기(400)와 공유하게 된다.
실외기(300)의 전원 입력단으로 DC 전원을 상용 전원으로 입력받는 경우에도 DC 전원으로 DC 레벨의 구동 전원을 생성하며, DC 레벨의 구동 전원은 실내기(400)와 공유하게 된다.
따라서, 실외기(300)에는 AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받아서 DC 구동 전원으로 변환하기 위한 AD 변환 회로와 DC 구동 전원의 출력 회로가 구비되며, 실내기(400)에는 DC 구동 전원을 활용할 수 있는 DC 회로만 구성될 수 있다.
도 2는 도 1의 가전기기에 구비된 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치 구성을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
*도 2에 도시된 전원 입력 장치는 에어컨 실외기(300) 등의 전원 입력단에 구비된 제1 전원 입력부(300A), 및 에어컨 실내기(400) 등의 전원 입력단에 구비된 제2 전원 입력부(400A)를 포함한다.
도 2에서는 제1 전원 입력부(300A)가 에어컨 실외기(300)에 구성되고, 제2 전원 입력부(400A)에 에어컨 실내기(400)에 구성된 예를 도시하였으나, 그 구성 위치는 서로 바꾸거나 다르게 할 수 있다. 또한, 전력 기기에 대한 예는 에어컨뿐만이 아닌 다른 가전기기나 사무기기 또는 산업용 기기들이 적용될 수 있다.
제1 전원 입력부(300A)가 에어컨 실외기(300)에 구성되고, 에어컨 실외기(300)로 AC 또는 DC 전원을 입력받는 경우, 제1 전원 입력부(300A)는 AC 또는 DC 전원을 DC 구동 전원으로 변환하기 위한 AD 변환 회로와 출력 회로를 구비한다.
반면, 에어컨 실내기(400)에 구성된 제2 전원 입력부(400A)는 제1 전원 입력부(300A)에서 공유되는 DC 구동 전원을 이용하기 위한 DC 회로만 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 전원 입력부(300A)는 에어컨 실외기(300)의 전원 입력단에 구비되어, 외부로부터 선택적으로 입력되는 AC 또는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환한다. 그리고 변환된 DC 구동 전원을 자체 부하에 공급하면서도 DC 구동 전원을 다른 부속 전력 기기로도 공급한다.
제2 전원 입력부(400A)는 다른 전력 기기나 부속 전력 기기, 즉 에어컨 실내기(400) 등에 구비되어 제1 전원 입력부(300A)로부터 공급되는 DC 구동 전원을 자체 부하로 제공한다.
이를 위해, 제1 전원 입력부(300A)는 전원 입력부(310), 필터 회로부(320), 정류 회로부(330), 증폭 회로부(340), 평활 캐패시터(370), 출력 인버터(380)를 포함한다. 또한, 센싱 회로부(350), 컨버팅 설정부(360), SMPS(390), 및 제1 통신부(395)를 더 포함할 수 있다.
전원 입력부(310)는 외부로부터 선택적으로 AC 또는 DC 상용 전원을 입력받는다. 전원 입력부(310)는 AC 전원 입력 코드로 AC 전원을 입력받는 AC 전원 입력부(311), 및 DC 전원 입력 코드로 DC 전원을 입력받는 DC 전원 입력부(312)를 구비한다. 전원 입력부(310)는 AC 전원 입력 코드나 DC 전원 입력 코드 중 하나로 입력되는 전원 즉, AC 또는 DC 상용 전원을 필터 회로부(320)로 공급한다. 만일, AC 전원 입력 코드와 DC 전원 입력 코드로 전원이 같이 입력되면, 먼저 입력된 전원만 필터 회로부(320)로 공급한다. 반면, 동시에 입력되면 미리 설정된 전원, 예를 들어 DC 전원 입력 코드로 입력되는 DC 전원만 필터 회로부(320)로 공급할 수 있다.
필터 회로부(320)는 전원 입력부(310)에서 제공되는 AC 또는 DC 상용 전원을 필터링하여 노이즈를 제거한다. 그리고 노이즈가 제거된 AC 또는 DC 상용 전원은 정류 회로부(330)로 전송한다. 이러한 필터 회로부(320)는 전원의 EMI 또는 EMC 노이즈를 감쇄하기 위해 구성되며, AC 및 DC 통합형으로 구성되거나 AC 및 DC를 분리하여 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. AC 및 DC의 노이즈 필터 회로는 각각 하나씩 구성될 수 있다.
정류 회로부(330)는 필터 회로부(320)에서 필터링된 AC 또는 DC 상용 전원을 정류하고, 정류된 AC 또는 DC 상용 전원을 증폭 회로부(340)로 제공한다.
증폭 회로부(340)는 부스트 컨버팅 동작을 수행하여, 정류 회로부(330)에서 정류된 AC 또는 DC 상용 전원을 증폭시킴으로써, 리플은 있더라도 그 평균 전압은 상승되도록 한다.
센싱 회로부(350)에서는 정류 회로부(330)에서 정류된 AC 또는 DC 상용 전원을 센싱한다. 그리고 정류 회로부(330)에서 정류된 상용 전원이 AC 상용 전원인지 또는 DC 상용 전원인지 여부를 컨버팅 설정부(360)로 전송한다.
컨버팅 설정부(360)는 센싱 회로부(350)에서 센싱된 상용 전원이 AC 상용 전원이면 증폭 회로부(340)에서 부스트 컨버팅(Boost Converting) 동작이 수행되도록 증폭 회로부(340)에 스위칭 신호를 인가한다. 반면, 컨버팅 설정부(360)는 센싱 회로부(350)에서 센싱된 상용 전원이 DC 상용 전원이면 증폭 회로부(340)에서 부스트 컨버팅이 동작이 수행되지 않도록 스위칭 신호를 오프시킨다.
DC 상용 전원이 상용 전원으로 입력된 경우에는 증폭 회로부(340)의 부스트 컨버팅 동작은 수행되지 않아도 된다. 이에, 컨버팅 설정부(360)는 DC 상용 전원이 상용 전원으로 입력된 경우에는 증폭 회로부(340)의 부스트 컨버팅 동작을 중지시킴으로써, 부스트 컨버팅 동작으로 인한 손실을 줄일 수 있도록 한다.
컨버팅 설정부(360)는 입력되는 상용 전원이 DC 전원일 경우, 모터 등의 실외기 부하(385) 구동을 위해 필요한 임계 전압보다 크거나 작은지 여부를 기준으로 증폭 회로부(340)가 부스트 컨버터로 동작하거나 동작하지 않도록 제어할 수 있다.
평활 캐패시터(370)의 경우는 증폭 회로부(340)에서 증폭된 AC 또는 DC 상용 전원을 평활화하여, 평활화된 DC 구동 전원이 출력되도록 한다. 즉, 증폭 회로부(340)에서 증폭되는 AC 또는 DC 상용 전원은 병렬로 연결된 평활 캐패시터(370)에 일정 전압 레벨이 충방전되어 그 전류 파형이 평활화된다. 따라서, 최종적으로는 평활 캐패시터(370)에 의해 DC 구동 전원이 출력되도록 한다.
DC 상용 전원이 입력되지 않는 일반적인 AC 상용 전원 입력단의 평활 캐패시터는 그 용량이 큰 전해 커패시터(약 680uF 내지 2000uF)로 구성되었었다. 하지만, AC 또는 DC 상용 전원을 겸용으로 입력받아 부스트 컨버팅하는 본 발명의 전원 입력 장치에서는 그 용량이 작은 필름형 커패시터(약 5uF 내지 30uF)를 사용할 수 있게 된다.
필름형 캐패시터를 사용하는 경우에는 초기 충전회로가 필요하지 않을 정도의 소용량 캐패시터를 활용함이 바람직하다. 평활 커패시터의 용량이 큰 변환 장치일수록 커패시터를 초기 충전하기 위한 초기 충전 회로가 구성되어야 한다. 즉, 캐패시터 용량이 크면 초기 전원 입력시에는 저항이 낮은 상태이기 때문에 초기 전원 입력시 전류가 과하게 입력될 수 있었다. 이에, 과전류 인가를 방지하기 위해 저항 소자와 스위치 등으로 구성된 초기 충전회로가 전원 입력단에 구비되어야 했다. 그러나, 본 발명에서는 AC 전압을 상용 전원으로 입력받더라도 초기 충전 회로를 구비하지 않아도 되고, 평활 캐패시터(370)의 용량 또한 낮출 수 있다.
출력 인버터(380)는 DC 구동 전원을 자체 부하인 팬, 모터, 컴프레셔 등의 실외기 부하(385)로 제공하여, 실외기 부하(385)가 선택적으로 구동될 수 있도록 한다.
SMPS(390)는 DC/DC 컨버터 등으로 구성되어 DC 구동 전원의 전압 레벨을 별도의 제어 보드, 디스플레이 장치, 및 제1 통신부(395)의 구동에 알맞게 변환하여, 제어 보드, 디스플레이 장치, 및 제1 통신부(395)로 제공한다.
제1 통신부(395)는 제어 보드 및 디스플레이 장치 등을 포함하는 실외기(300)의 제어 정보를 실내기(400)와 공유한다.
제2 전원 입력부(400)는 제2 통신부(430), 및 제2 SMPS(410)를 포함할 수 있다. 제2 전원 입력부(400)의 제2 통신부(430)는 제1 전원 입력부(300)의 제1 통신부(395)와 환풍 팬, 제어 보드 및 디스플레이 장치 등을 포함하는 실내기 부하 장치들의 제어 정보 공유한다.
제2 SMPS(410)의 경우는 제1 전원 입력부(300)로부터 입력되는 DC 구동 전원을 제어 보드 및 디스플레이 장치 등의 구동 전압에 맞게 변환하여, 제어 보드 및 디스플레이 장치 등에 공급한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비된 가전기기의 상용 전원 입력 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 각각의 수용가에서는 AC 배전반(200)을 통해 상용 전원 레벨인 AC 전원을 입력받고, ESS(100) 등을 통해서는 DC 전원을 입력받을 수 있다.
이때, 수용가의 전력기기(300,400)나 전력 기기를 이루는 부속장치들의 전원 입력단에는 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치가 구비되는바, AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받아 구동 전원으로 사용한다.
수용가의 전력기기(300,400)로 에어컨을 일 예로 설명하면, 실내기(400)로는 AC 배전반(200)을 통해 입력되는 AC 상용 전원을 입력받을 수 있고, 실외기(300)로는 ESS(100) 등으로부터의 DC 상용 전원을 입력받아 이용할 수 있다.
예를 들어, 실내기(400)의 전원 입력단으로 AC 전원을 상용 전원으로 입력받는 경우, AC 전원으로 DC 레벨의 구동 전원을 생성하며, DC 레벨의 구동 전원을 실외기(300)와 공유하게 된다. 즉, 실내기(400)에서는 AC 전원을 상용 전원으로 입력받아 DC 구동 전원으로 변환해서 사용한다. 이때 변환된 DC 구동 전원은 실외기(300)로도 제공한다.
반면, 실외기(300)의 전원 입력단으로 DC 상용 전원이 입력되면, 실외기(300)에서 DC 상용 전원으로 DC 레벨의 구동 전원을 생성하며, DC 레벨의 구동 전원은 실내기(400)와 공유하게 된다. 즉, 실외기(300)의 전원 입력단으로 DC 상용 전원이 입력되면, DC 상용 전원을 그대로 DC 구동 전원으로 이용하거나 전압 레벨을 가변시켜서 DC 구동 전원으로 이용할 수도 있다. 이때, DC 구동 전원은 실내기(400)로도 제공하여 병렬로 이용할 수 있다.
따라서, 실내기(400)에는 AC 전원을 입력받아서 DC 구동 전원으로 변환하기 위한 AD 변환 회로와 DC 구동 전원의 출력 회로가 구비되며, 실외기(400)에는 DC 구동 전원을 활용할 수 있는 DC 회로만 구성될 수 있다.
도 4는 도 2의 가전기기에 구비된 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치 구성을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 전원 입력 장치는 에어컨 실외기(300) 등의 전원 입력단에 구비된 제1 전원 입력부(300B), 및 에어컨 실내기(400) 등의 전원 입력단에 구비된 제2 전원 입력부(400B)를 포함한다.
도 4에서는 제1 전원 입력부(300B)가 에어컨 실외기(300)에 구성되고, 제2 전원 입력부(400B)에 에어컨 실내기(400)에 구성된 예를 도시하였으나, 그 구성 위치는 서로 바꾸거나 다르게 할 수 있다.
에어컨 실외기(300)로 DC 상용 전원을 입력받는 경우, 제1 전원 입력부(300B)는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하여, 제2 전원 입력부(400B)로 공급하기 위한 출력회로 및 제2 전원 입력부(400B)를 절체시키기 위한 절체 회로를 구비한다.
에어컨 실내기(400)로 AC 상용 전원을 입력받는 경우, 제2 전원 입력부(400B)는 AC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하기 위한 AD 변환 회로와 DC 구동 전원 출력 회로를 구비한다.
구체적으로, 제1 전원 입력부(300B)는 에어컨 실외기(300)의 전원 입력단에 구비되어, 에어컨 실외기(300)로 입력되는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환한다. 그리고 변환된 DC 구동 전원을 자체 부하에 공급하면서도 DC 구동 전원을 에어컨 실내기(400) 등 다른 부속 전력 기기로도 공급한다.
또한, 제1 전원 입력부(300B)는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하여 사용할 때는 제2 전원 입력부(400B)를 절체시키기 위한 절체 신호를 생성하여 제2 전원 입력부(400B)로 제공한다. 따라서, 에어컨 실외기(300)와 에어컨 실내기(400)가 모두 DC 상용 전원을 이용할 수 있도록 한다.
반면, 제2 전원 입력부(400B)는 에어컨 실내기(400)로 AC 상용 전원이 입력되면, AC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환한다. 그리고 변환된 DC 구동 전원을 자체 부하(470)에 공급하면서도 DC 구동 전원을 제1 전원 입력부(300B) 등의 다른 부속 전력 기기로도 공급한다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 제1 전원 입력부(300B)는 DC 전원 입력부(310), DC 필터부(325), 제1 SMPS(370), 인버터(330), 절체 제어부(350), 제2 릴레이 회로부(360), 및 제1 통신부(380)를 포함한다.
DC 전원 입력부(310)는 DC 입력 코드를 구비하여 DC 입력 코드를 통해 외부로부터 DC 상용 전원을 입력받고, 입력되는 DC 상용 전원을 DC 필터부(325)로 전송한다.
DC 필터부(325)는 DC 전원 입력부(310)에서 입력되는 DC 상용 전원을 필터링하여 노이즈를 제거한다. 그리고 노이즈가 제어된 DC 상용 전원을 인버터(330) 및 제2 전원 입력부(400B)로 전송한다.
인버터(330)는 DC 필터부(325)를 통해 입력되는 DC 구동 전원의 전압 레벨을 변환하여, 실외기 부하(340) 등의 자체 부하 전원으로 공급한다.
절체 제어부(350)는 DC 상용 전원의 입력시 제2 전원 입력부(400B)를 포함하는 다른 부속 전력기기들이 별도로 DC 상용 전원을 생성 및 출력하지 못하도록 절체시킨다. 이를 위해, 절체 제어부(350)는 외부나 DC 전원 입력부(310)에서 DC 상용 전원이 입력되면, 절체 신호를 생성하여 제2 전원 입력부(400B) 및 별도의 부속 전력 기기들로 공급한다. 제2 전원 입력부(400B) 등은 절체 제어 신호에 의해 절체되어 DC 상용 전원의 생성이 중지될 수 있다.
제2 릴레이 회로부(360)는 제1 전원 입력부(300B)의 절체시 이용되는데, 이러한 제2 릴레이 회로부(360)는 절체 제어부(350)로부터 별도의 절체 신호가 입력되면 제1 전원 입력부(300B) 자체의 DC 구동 전원의 출력을 차단한다.
제1 SMPS(370)는 실시간으로 절체 제어부(350)에 동작 전원을 인가해주기 위한 구성이다. 이를 위해, 제1 SMPS(370)는 DC/DC 컨버터 등을 구비하고, DC 필터부(325)와 제2 전원 입력부(400B) 양쪽으로부터 DC 구동 전원을 받아 절체 제어부(350)의 동작 전원(또는, 제어 전원)으로 공급한다.
제1 통신부(380)는 제어 보드 및 디스플레이 장치 등을 포함하는 실외기(300)의 제어 정보를 실내기(400)와 공유한다.
한편, 제2 전원 입력부(400B)는 AC 전원 입력부(410), AC 필터부(420), 정류 회로부(430), 증폭 회로부(440), 평활 캐패시터(445), 제1 릴레이 회로부(450), 절체 스위칭부(320), 제2 SMPS(480), 제3 SMPS(480), 및 제2 통신부(490)를 포함한다.
AC 전원 입력부(410)는 외부로부터 선택적으로 AC 상용 전원을 입력받는다. AC 전원 입력부(410)는 AC 전원 입력 코드로 AC 상용 전원을 입력받아 AC 필터부(420)로 공급한다.
AC 필터부(420)는 AC 전원 입력부(410)에서 제공되는 AC 상용 전원을 필터링하여 노이즈를 제거한다. 그리고 노이즈가 제거된 AC 상용 전원은 정류 회로부(430)로 전송한다. 이러한 AC 필터부(420)는 AC 상용 전원의 EMI 또는 EMC 노이즈를 감쇄시키기 위해 구성된다,
정류 회로부(430)는 AC 필터부(420)에서 필터링된 AC 상용 전원을 정류하고, 정류된 AC 상용 전원을 증폭 회로부(440)로 제공한다.
증폭 회로부(440)는 부스트 컨버팅 동작을 수행하여, 정류 회로부(430)에서 정류된 AC 상용 전원을 증폭시킴으로써, 리플은 있더라도 그 평균 전압은 상승되도록 한다.
평활 캐패시터(445)는 증폭 회로부(440)에서 증폭된 AC 상용 전원을 평활시켜 DC 구동 전원이 출력되도록 한다. 즉, 증폭 회로부(440)에서 증폭되는 AC 상용 전원은 병렬로 연결된 평활 캐패시터(445)에 일정 전압 레벨이 충방전되어 그 전류 파형이 평활화된다. 따라서, 최종적으로는 평활 캐패시터(445)에 의해 DC 구동 전원이 출력되도록 한다.
제1 릴레이 회로부(450)는 제1 전원 입력부(300B)에 구비된 절체 제어부(350)의 제어에 따라 절체 스위칭부(320)를 온/오프 시킨다. 제1 전원 입력부(300B)에 DC 상용 전원이 입력되어 절체 제어부(350)에서 절체 신호가 발생되면, 제1 릴레이 회로부(450)는 절체 신호에 응답하여 절체 스위칭부(320)를 오프시킨다. 이 경우, 제2 전원 입력부(400B)는 제1 전원 입력부(300B)로부터 공급되는 DC 상용 전원을 실내기 부하(470) 및 제2 SMPS(480) 등에서 이용하게 된다.
만일, 제1 전원 입력부(300B)에 DC 상용 전원이 입력되지 않아 절체 제어부(350)에서 절체 신호가 발생되지 않으면, 제2 전원 입력부(400B)에서 변환된 DC 구동 전원이 제1 전원 입력부(300B)의 인버터(330)로도 공급된다.
제2 SMPS(480)는 DC/DC 컨버터 등으로 구성되어 DC 구동 전원의 전압 레벨을 별도의 제어 보드, 디스플레이 장치, 및 제1 통신부(395)의 구동에 알맞게 변환하여, 제어 보드, 디스플레이 장치, 및 제2 통신부(490)로 제공한다.
제3 SMPS(485)는 AC 상용 전원이 입력되면 초기 구동 전압을 발생시킬 수 있다. AC 상용 전원이 입력되어 제3 SMPS(485)가 동작하면, 인에이블 신호(EN)를 제2 SMPS(480)로 전송하여, 제2 SMPS(480)나 제3 SMPS(485) 중 하나만 동작하도록 할 수 있다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치로는 각각의 전력 기기들이 AC 전원이나 DC 전원을 겸용해서 자체 구동 전원으로 활용할 수 있도록 한다. 이에, 각 전력 기기들의 전원 입력단 구성을 간소화하고 그 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, ESS 등의 외부에서 별도로 입력되는 DC 전원을 AC 전원으로 가변하지 않고, 바로 상용 전원으로 이용할 수 있도록 함으로써 DC 전원 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, DC 전원을 AC 전원으로 가변하기 위한 배전반의 부하를 줄여 배전반의 활용 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 각각의 전력 기기나 부속 기기들 별로 따로따로 AC 전원이나 DC 전원을 선택적으로 입력받을 수 있다. 특히, 개별적으로 AC 상용 전원이나 DC 상용 전원을 선택해서 입력받더라도 DC 구동 전원은 서로 병렬로 공유함으로써, 전체적인 전원 입력단 회로 구성을 단순화시키고, 전원 입력단의 제작 구성과 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: ESS(Energy Storage System)
200: AC 배전반
300: 실외기
300A: 제1 전원 입력부
400: 실내기
400: 제2 전원 입력부

Claims (9)

  1. 제1 전력 기기의 전원 입력단에 구비되어, AC 전원 입력코드로 AC 상용 전원이 입력되거나 DC 전원 입력코드에 DC 상용 전원이 선택적으로 입력되면 상기 AC 또는 DC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하며, 상기 AC 상용 전원과 상기 DC 상용 전원이 같이 입력되더라도 먼저 입력된 상기 AC 또는 DC 상용전원만 상기 DC 구동 전원으로 변환해서 제2 전력 기기로 공급하는 제1 전원 입력부; 및
    상기 제2 전력 기기에 구비되어, 상기 제1 전원 입력부(300A)에서 공급된 DC 구동 전원을 적어도 하나의 부하로 제공하는 제2 전원 입력부를 포함하고,
    상기 제1 전원 입력부는
    상기 AC 상용 전원이 입력되는지 상기 DC 상용 전원이 입력되는지 여부를 센싱하는 센싱 회로부; 및
    상기 센싱 회로부에서 AC 상용 전원이 센싱되면 상기 AC 상용 전원이 입력되는 기간에 증폭 회로부가 부스트 컨버터로 동작하도록 상기 증폭 회로부에 스위칭 신호를 인가하는 컨버팅 설정부를 포함하는.
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원 입력부는
    적어도 하나의 AD 변환 회로와 상기 DC 구동 전원의 출력 회로를 구비하며, 상기 제2 전원 입력부는 상기 공유되는 DC 구동 전원을 상기 적어도 하나의 부하로 제공하는 DC 회로를 구비한 AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원 입력부는
    상기 AC 또는 DC 상용 전원 입력받는 전원 입력부;
    상기 AC 또는 DC 상용 전원을 필터링하는 필터 회로부;
    상기 필터링된 AC 또는 DC 상용 전원을 정류하는 정류 회로부;
    상기 증폭 회로부에서 증폭된 AC 상용 전원을 평활시켜 DC 구동 전원이 출력되도록 하는 평활 캐패시터; 및
    상기 DC 구동 전원을 자체 부하로 제공하는 출력 인버터를 포함하는
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전원 입력부는
    상기 제1 전원 입력부의 제1 통신부와 환풍 팬, 제어 보드 및 디스플레이 장치를 포함하는 실내기 부하 장치들의 제어 정보 공유하는 제 2 통신부;
    상기 제1 전원 입력부로부터 입력되는 DC 구동 전원을 제어 보드 및 디스플레이 장치의 구동 전압에 맞게 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함하는
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  5. 제1 전력기기의 전원 입력단에 구비되어, 외부로부터 DC 상용 전원이 입력되면 DC 구동 전원으로 변환하여 자체 부하에 공급하면서도 상기 변환된 DC 구동 전원을 제2 전력기기로 공급하는 제1 전원 입력부; 및
    상기 제2 전력기기에 구비되어, 외부로부터 AC 상용 전원이 입력되면 상기 AC 상용 전원을 DC 구동 전원으로 변환하여 자체 부하에 공급하면서도 상기 변환된 DC 구동 전원을 상기 제1 전력기기의 제1 전원 입력부로 공급하는 제2 전원 입력부를 포함하고,
    상기 제1 전원 입력부는
    상기 변환된 DC 구동 전원을 상기 제2 전력기기의 제2 전원 입력부로 공급할 때는 절체 신호를 생성하여 상기 제2 전원 입력부로 공급함으로써, 상기 변환된 DC 구동 전원이 공급되는 기간에 상기 제2 전원 입력부가 DC 구동 전원 변환 및 출력을 절체하도록 제어하는,
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원 입력부는
    DC 입력 코드를 구비하여 외부로부터 상기 DC 상용 전원을 입력받는 DC 전원 입력부;
    상기 DC 전원 입력부에서 입력되는 DC 상용 전원을 필터링하여 노이즈를 제거하는 DC 필터부;
    상기 DC 필터부를 통해 입력되는 상기 DC 구동 전원의 전압 레벨을 변환하여 자체 부하의 구동 전원으로 공급하는 인버터; 및
    제어 보드 및 디스플레이 장치의 제어 정보를 상기 제2 전력기기와 공유하는 제1 통신부를 포함하는
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 전원 입력부는
    상기 제1 전원 입력부에 상기 외부로부터 DC 상용 전원이 입력되면 절체 신호를 상기 제1 릴레이 회로부로 공급하여 상기 제2 전원 입력부가 절체되도록 하는 절체 제어부;
    상기 절체 제어부로부터 별도로 입력되는 절체 신호에 따라 상기 제1 전원 입력부 자체의 DC 구동 전원 출력를 차단하는 제2 릴레이 회로부; 및
    상기 제2 전원 입력부로부터의 DC 구동 전원을 상기 절체 제어부의 동작 전원으로 공급함으로써, 상기 제1 전원 입력부 자체의 DC 구동 전원 출력이 차단되더라도 상기 제1 전원 입력부의 절체 제어부가 상기 제2 릴레이 회로부를 제어할 수 있도록 하는 제1 SMPS를 포함하는,
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 전원 입력부는
    AC 전원 입력 코드로 AC 상용 전원을 입력받는 AC 전원 입력부;
    상기 AC 전원 입력부에서 제공되는 AC 상용 전원을 필터링하여 노이즈를 제거하는 AC 필터부;
    AC 필터부에서 필터링된 AC 상용 전원을 정류하는 정류 회로부;
    부스트 컨버팅 동작을 수행하여 상기 정류 회로부에서 정류된 AC 상용 전원을 증폭시키는 증폭 회로부; 및
    상기 증폭 회로부에서 증폭된 AC 상용 전원을 평활시켜 DC 구동 전원이 출력되도록 하는 평활 캐패시터를 포함하는
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 릴레이 회로부는
    상기 제1 전원 입력부에 상기 DC 상용 전원이 입력되어 상기 절체 제어부에서 절체 신호가 발생되면, 상기 절체 신호에 응답하여 절체 스위칭부를 오프시킴으로써, 상기 제2 전원 입력부에서 상기 제1 전원 입력부로부터 공급되는 DC 상용 전원을 실내기 부하에 이용할 수 있도록 하는
    AC/DC 겸용 가능한 전원 입력 장치.
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