KR20200087415A - 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 따른 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치는, 전자파 노이즈를 감쇄하는 노이즈 필터부; 역률을 보상하는 PFC 회로부; 제1직류/직류변환부; 울트라 커패시터 충전부; 제2직류/직류변환부; 직류/교류변환부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 입력 전원의 불안정한 상태도 만족하고, 무정전 전원 장치와 직류 출력 전원 장치의 기능을 동시에 수행하며 단순한 회로를 가지고, 자재비를 절감할 수 있는 작은 면적을 갖고, 무정전 전원장치에 사용되는 축전지의 단점을 보완하기 위해 순간 전압 보상이 빠르고, 수명의 제한이 거의 없는 효과를 가진다.

Description

울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치 {Voltage dip compensated DC/AC combined output uninterruptible power supply with ultra capacitor}

본 발명은 순시 전압 강하시 산업용 레이저 장비와 주변장치에 대한 순시 전압 강하를 보상하는 전원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 가공을 위한 레이저 장비가 레이저를 조사하는 과정에서 발생하는 순시 전압 강하에 대한 레이저 장비의 오작동을 차단하기 위해 울트라 커패시터를 사용하여 순시 전압 강하를 보상하는 직류, 교류 전압을 복합적으로 출력하는 무정전 전원장치에 관한 것이다.

국내의 전원장치 분야는 산업 전반에 근간을 이루는 중요한 요소로서 널리 보급되어 왔다. 또한 국내의 전원장치 분야는 산업기기의 변천(스마트화, 네트워크 시스템, 글로벌기업 내 LAN, 생활관리, 각종 규모의 공장 내 산업 설비 등)에 따라 쓰이는 용도 또한 다양해졌으며, 신뢰성을 바탕으로 한 품질과 성능 등이 점점 중요하게 자리 잡고 있다.

전원장치의 하나인 스위칭 모드 전원 장치는 입력되는 교류전원을 전력용 반도체 소자를 이용하여 직류전원으로 변환하여 출력한다. 스위칭 모드 전원장치는 디지털 신호처리가 필요한 기기들, 즉 산업용 기기, 컴퓨터, 배터리 충전, CD기 ATM기, 모니털, 셋톱박스용 전원장칠 등에 필수적으로 사용되는 전원 장치이다.

국내의 전력 공급원은 세계에서 전력 품질 신뢰성이 매우 높다. 그럼에도 불구하고 최근 산업 현장에서 공급되는 국내의 전력 공급 전원은 종종 불안정한 상황(순시 전압 강하 및 순간 정전)을 발생시키고 있다.

이러한 순간적인 전력의 불안정한 상태의 원인은 자연적인 낙뢰, 산불, 침수 등과 한전 배전 선로와 전력 공급 계통상의 기기 오작동, 대용량 부하의 스위치 등의 인위적인 원인으로 인한 지락 사고 등이 있다.

무정전 전원장치는 전전이 존재하지 않는 전원 공급 장치이다. 일반적인 무정전 전원장치는 입력되는 교류전원을 직류 전원으로 변환하여 배터리에 충전하고, 입력 교류전원이 정전되면 배터리에 충전된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력한다.

일반적으로 산업기기의 정전시 동작을 안정화 시키는 데 외장형 무정전 전원장치와 대용량 축전지, 그리고 직류 출력 전원장치를 사용한다. 이렇게 종래의 기술에서 별도의 무정전 전원장치와 직류 출력 전원장치를 사용하게 되면 구성이 복잡하고 무정전 전원장치와 직류 출력 전원장치에 교류/직류변환부 및 직류/직류변환부를 따로 제작해야 하므로 공간적으로 많은 부피를 차지하게 되고, 경제적으로 매우 불리하며, 에너지 효율적으로도 불리하다. 통상적으로 외장형 무정전 전원장치는 정전시 백업을 위해 비교적 작은 부피와 중량으로 많은 에너지를 저장하고 여러 용도에 적당한 출력을 내보내는 축전지를 주로 사용한다. 그러나 축전지는 온도변화, 방전 횟수, 맥동 전류 등에 의해 수명이 변화되고, 축전지의 출력전압이 변화된다. 이러한 변화는 무정전 전원장치의 보상전압변동 및 순간전압 보상지연 등의 단전을 발생시킨다.

본 발명은 입력 전원의 불안정한 상태도 만족하고, 무정전 전원 장치와 직류 출력 전원 장치의 기능을 동시에 수행하며 단순한 회로를 가지고, 자재비를 절감할 수 있는 작은 면적의 무정전 직류 교류 출력 전원 장치를 개발하고자 함이다.

본 발명은 무정전 전원장치에 사용되는 축전지의 단점을 보완하기 위해 순간 전압 보상이 빠르고, 수명의 제한이 거의 없고, 효율이 높은 울트라 커패시터를 사용한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치는, 전자파 노이즈를 감쇄하는 노이즈 필터부; 역률을 보상하는 PFC 회로부; 제1직류/직류변환부; 울트라 커패시터 충전부; 제2직류/직류변환부; 직류/교류변환부;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 무정전 전원장치와 직류 출력 전원장치를 하나의 장치로 복잡한 구성을 단순하게 하며 공통적으로 사용하는 교류/직류변환부와 직류/직류변환부를 공유하여 부피를 작게 하고 경제적으로 유리하게 하며, 기존에 사용했던 배터리를 울트라 커패시터로 대체하여 기대 수명을 늘리고 순시 전압 강하에 보다 빠르게 지연시간을 보상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치를 도시한 개략도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치를 도시한 개략도이다

도 1를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치(100)는 노이즈 필터부(110), PFC 회로부(120), 제1직류/직류변환부(130), 울트라 커패시털 충전부(140), 제2직류/직류변환부(150) 및 직류/교류변환부(160)를 포함한다.

노이즈 필터부(110)는 커패시터, 라인필터, 서지 저항 등으로 구성되어 전자파 노이즈와 입력되는 서지 전압을 감쇄시킨다.

PFC 회로부(120)는 노이즈 필터부(110)을 거친 교류 전압을 직류 전압으로 전파 정류 후 역률을 1에 가깝게 보상한다.

제1직류/직류변환부(130)는 역률이 보상된 직류 전압을 울트라 커패시터의 정격 전압으로 변환하여 울트라 커패시터 충전부(140)를 충전한다.

울트라 커패시터 충전부(140)는 울트라 커패시터의 직/병렬 구조로 결합되어 있다.

제2직류/직류변환부(150)는 정상 상태에서는 제1직류/직류변환부(130)에서 출력되는 직류전압을 직류/교류변환부(160)에서 사용할 수 있도록 승압한다. 비정상 상태에서는 울트라 커패시터 충전부(140)에 충전된 전압을 직류/교류변환부(160)에서 사용할 수 있도록 승압한다.

직류/교류변환부(160)는 입력되는 직류 전압을 교류전압으로 변환한다.

100 : 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치
110 : 노이즈 필터부 120 : PFC 회로부
130 : 제1직류/직류변환부 140 : 울트라 커패시터 충전부 150 : 제2직류/직류변환부 160 : 직류/교류변환부

Claims (1)

1. 전자파 노이즈를 감쇄하는 노이즈 필터부;
   역률을 보상하는 PFC 회로부;
   제1직류/직류변환부;
   울트라 커패시터 충전부;
   제2직류/직류변환부;
   직류/교류변환부;
   상용전원을 직류로 변환하는 정류부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터를 이용한 순시전압보상 직류 교류 복합 출력 무정전 전원장치.

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