KR20210110452A - Dc smart distribution device - Google Patents

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KR20210110452A
KR20210110452A KR1020200025253A KR20200025253A KR20210110452A KR 20210110452 A KR20210110452 A KR 20210110452A KR 1020200025253 A KR1020200025253 A KR 1020200025253A KR 20200025253 A KR20200025253 A KR 20200025253A KR 20210110452 A KR20210110452 A KR 20210110452A
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power
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KR1020200025253A
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Korean (ko)
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박성진
김진영
김유진
박인지
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주식회사 로그인서광
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

According to an embodiment, the present invention relates to a direct current smart distribution device comprising: a power input unit that receives alternating current (AC) power and direct current (DC) power; a control unit that distributes the AC power and the DC power input in the power input unit to an AC load and a DC load; and a DC/DC converter that converts a voltage level of a DC voltage supplied to the DC load corresponding to control of the control unit. The control unit adjusts the voltage level output by the DC/DC converter using DC load connection information, a capacity of a connected load, and the amount of available DC power.

Description

직류형 스마트 분전장치{ DC SMART DISTRIBUTION DEVICE}DC Smart Distribution Device{ DC SMART DISTRIBUTION DEVICE}

본 발명은 분전장치에 관한 것으로, 특히 직류 전원을 가정으로 효과적으로 분배할 수 있는 직류형 스마트 분전장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power distribution device, and more particularly, to a DC-type smart power distribution device capable of effectively distributing DC power to a home.

종래, 전력 계통의 경우 교류 전원을 메인 전력원으로 하므로, 3상 전력 송신을 통해 장거리 전력 공급이 용이하고, 아크 소호 등이 직류 송전에 비해 유리한 점이 있다. 그러나, 절연비용이 직류송전에 비해 더 크고, 위상, 주파수 동기화가 필요하며 EMC가 증가하여 전력품질이 저하되며 계통연계가 복잡한 단점있다. 특히, UPS를 통한 상시 비상전원을 예비전원으로 구비해야하며, 예비전원을 사용하기 위하여 D/A 컨버터 및 D/D 컨버터, 인버터 등이 더 필요한 단점이 있다.Conventionally, in the case of a power system, since AC power is the main power source, long-distance power supply is easy through three-phase power transmission, and arc extinguishing is advantageous compared to DC power transmission. However, insulation cost is higher than that of DC transmission, phase and frequency synchronization are required, and EMC is increased, which leads to poor power quality and complicated grid connection. In particular, there is a disadvantage that an emergency power supply through the UPS should be provided as a reserve power, and a D/A converter, a D/D converter, an inverter, etc. are more required to use the standby power.

최근, 배전계통에 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지원이 투입되면서 분산전원 연계가 증가하고 있다. 이에 따라, 기존 에너지원과 신재생 에너지원을 통합한 배전계통의 효율적인 운전 및 분산전원의 단독운전을 허용하여 소규모 계통의 운영이 가능한 마이크로 그리드 등의 새로운 계통 운영 기술 개발이 필요한 실정이다.Recently, as new and renewable energy sources such as solar power and wind power are input into the distribution system, the linkage of distributed power is increasing. Accordingly, there is a need to develop a new system operation technology such as a microgrid that allows efficient operation of a distribution system that integrates existing energy sources and new and renewable energy sources and independent operation of distributed power sources, such as a microgrid capable of operating a small system.

특히, 디지털 부하의 증가로 인해 높은 전력품질 및 직류 전력 공급의 요구가 증가할 전망이며, 이에 대한 배전계통 대응 및 다품질 계통운영의 필요성도 증가하고 있다. In particular, the demand for high power quality and DC power supply is expected to increase due to the increase in digital loads, and the need for a distribution system response and multi-quality system operation is also increasing.

한국공개특허 10-2019-0076371호(직류 배전망 운영 시스템, 이외 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장매체)는 직류 배전망 운영 시스템에 관한 것으로, 네트워크 구조와 무관하게 전력의 수요값과 공급값만을 가지고 전원에 대한 출력 스케쥴을 계산하여 DC 전력 계통의 경제적 전력 수급 균형을 유지하는 데 기술적 특징이 있다. Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0076371 (DC distribution network operating system, other methods, and computer-readable storage medium storing the method) relates to a DC distribution network operating system, and the power demand value regardless of the network structure It has a technical feature in maintaining the economical power supply and demand balance of the DC power system by calculating the output schedule for the power source using only the oversupply value.

그러나 한국공개특허 10-2019-0076371호는 전제 DC전력망에 관한 수급 균형을 유지하는 기술에 한정되어 있으며, 가정 등의 소규모 전력 공급의 경우 수급 불균형을 해소하기 어려운 문제가 있다.However, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0076371 is limited to the technology for maintaining the balance of supply and demand for the entire DC power grid, and there is a problem in that it is difficult to solve the supply-demand imbalance in the case of small-scale power supply to households.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신재생 에너지원을 댁내에서 용이하게 사용할 수 있으며, 가정의 직류 부하 요구에 용이하게 대응할 수 있는 직류형 스마트 분전장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a DC-type smart power distribution device that can easily use a renewable energy source at home and can easily respond to a DC load demand at home.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 교류 전력과 직류 전력을 입력받는 전력입력부; 상기 전력입력부에서 입력된 교류 전력과 직류 전력을 교류 부하와 직류 부하에 분배하도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 상응하여 상기 직류 부하에 공급되는 직류 전압의 전압 레벨을 변환하는 직류/직류 컨버터를 포함하되, 상기 제어부는 상기 직류 부하 접속 정보, 접속된 부하의 용량 및 가용 직류 전력량을 이용하여 상기 직류/직류 컨버터에서 출력되는 전압 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 직류형 스마트 분전장치를 제공할 수 있다.In order to achieve the above technical object, one embodiment of the present invention is a power input unit for receiving AC power and DC power; a control unit controlling to distribute the AC power and DC power input from the power input unit to the AC load and the DC load; and a DC/DC converter for converting a voltage level of a DC voltage supplied to the DC load according to the control of the control unit, wherein the control unit uses the DC load connection information, the capacity of the connected load, and the available DC power. Thus, it is possible to provide a DC-type smart power distribution device, characterized in that for adjusting the voltage level output from the DC/DC converter.

상기 직류형 스마트 분전장치는 상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 전력입력부에 상기 직류 전력의 미인가시 상기 직류/교류 컨버터를 동작시켜 상기 직류 부하에 공급하도록 제어할 수 있다.The DC-type smart power distribution device further includes an AC/DC converter converting the AC power into DC power, and the control unit operates the DC/AC converter when the DC power is not applied to the power input unit to supply the DC load. supply can be controlled.

상기 제어부는 상기 외부에서 인가되는 다중 신호들을 이용하여 상기 직류 컨버터를 제어하되, 상기 다중 신호는 상기 직류 전력의 전력량, 직류 부하의 최대 접속량, 직류 전력의 전력원, 각 직류 부하의 정격 전압 또는 전류, 상기 직류 컨버터의 입력단에서 검출된 전압 및 출력단에서 검출된 전압, 전원 온/오프 정보를 포함할 수 있다.The controller controls the DC converter using the multiple signals applied from the outside, wherein the multiple signals include the amount of power of the DC power, the maximum connection amount of the DC load, the power source of the DC power, and the rated voltage or current of each DC load. , a voltage detected at an input terminal of the DC converter, a voltage detected at an output terminal, and power on/off information.

상기 직류 컨버터는 4개의 전력트랜지스터 조합으로 이루어진 입력단과, 8개의 전력트랜지스터 조합으로 출력단 사이에 선형 트랜스포머에 의해 결합될 수 있다.The DC converter may be coupled by a linear transformer between an input terminal including a combination of four power transistors and an output terminal including a combination of eight power transistors.

상기 제어부는 상기 입력단 전력트랜지스터들과 출력단 전력트랜지스터에 게이트 신호를 공급하여 출력되는 전압 레벨을 제어할 수 있다.The control unit may control the voltage level output by supplying gate signals to the input stage power transistors and the output stage power transistors.

본 발명의 실시예에 따르면, 여러 종류의 직류 전원을 혼촉되지 않고 안전하게 배전 가능하며, 직류 전력 사용량을 실시간으로 계측하여 사용자에게 부하사용량 정보를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to safely distribute various types of DC power without interfering, and it is possible to provide load usage information to the user by measuring the DC power usage in real time.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기존 교류 분전장치와 별개로 설치가 가능하며, 기존 교류 분전장치를 대체할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it can be installed separately from the existing AC power distribution device, and can be substituted for the existing AC power distribution device.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치를 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 제어부를 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 직류/직류 컨버터의 일 예를 도시한 회로도.1 is a block diagram illustrating a DC type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a control unit shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of the DC/DC converter shown in FIG. 1 .

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a DC type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치는 전력입력부, 직류/직류 컨버터(200), 교류/직류 컨버터(300) 및 제어부(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a DC-type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention may include a power input unit, a DC/DC converter 200 , an AC/DC converter 300 , and a controller 100 .

구체적으로, 전력입력부는 상용 교류 전력이 입력되는 교류전력입력부와 직류 전력이 입력되는 직류전력입력부를 구비할 수 있다. 교류전력입력부는 계통과 연결되어 상용 교류 전력을 입력받을 수 있다. 직류전력입력부는 신재생에너지원, 배터리 등의 직류 전원으로부터 직류전력을 입력받을 수 있다. 여기서, 전력입력부는 단자 또는 슬롯 등으로 구성될 수 있다.Specifically, the power input unit may include an AC power input unit to which commercial AC power is input and a DC power input unit to which DC power is input. The AC power input unit may be connected to the grid to receive commercial AC power. The DC power input unit may receive DC power from a DC power source such as a renewable energy source or a battery. Here, the power input unit may be configured as a terminal or a slot.

직류/직류 컨버터(200)는 입력된 직류 전력의 전압 레벨을 변경하여 직류 부하에 전송할 수 있다. 직류/직류 컨버터(200)는 양방향 컨버터인 것이 바람직하다. 즉, 직류 전원에서 공급되는 직류 전력을 배터리 등의 에너지 저장장치 측으로 전송하거나, 에너지 저장장치에서 직류 부하로 공급하도록 할 수 있다. 이를 위하여, 직류/직류 컨버터(200)는 내부에 복수의 전력스위치 소자 및 트랜스포머를 구비할 수 있다. 이에 대한 설명은 추후 다시 하기로 한다.The DC/DC converter 200 may change the voltage level of the input DC power and transmit it to the DC load. The DC/DC converter 200 is preferably a bidirectional converter. That is, the DC power supplied from the DC power may be transmitted to an energy storage device such as a battery, or the energy storage device may be supplied to a DC load. To this end, the DC/DC converter 200 may include a plurality of power switch elements and a transformer therein. This will be explained again later.

교류/직류 컨버터(300)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 소자로서, 교류 전원에서 입력되는 교류 전원을 필요시 직류 전력으로 변환한다. 교류/직류 컨버터(300)는 변환된 직류 전력을 배터리 등의 에너지 저장장치로 전송할 있다. 교류/직류 컨버터(300)는 내부에 전력 스위치 소자들, 컨덴서, 인덕터, 트랜스포머 등이 구비될 수 있다.The AC/DC converter 300 is a device that converts AC power into DC power, and converts AC power input from AC power into DC power when necessary. The AC/DC converter 300 may transmit the converted DC power to an energy storage device such as a battery. The AC/DC converter 300 may include power switch elements, a capacitor, an inductor, a transformer, and the like therein.

상기 직류/직류 컨버터(200)와 교류/직류 컨버터(300)는 제어부(100)에서 전송되는 제어신호들에 의해 내부 스위치 소자들이 동작한다.Internal switch elements of the DC/DC converter 200 and the AC/DC converter 300 are operated by control signals transmitted from the control unit 100 .

제어부(100)는 직류 부하 접속 정보, 접속된 부하의 용량 및 가용 직류 전력량 등의 정보를 이용하여 직류/직류 컨버터에서 부하로 공급되는 전압 레벨을 조절한다.The control unit 100 adjusts the voltage level supplied from the DC/DC converter to the load by using information such as DC load connection information, the capacity of the connected load, and the amount of available DC power.

제어부(100)는 직류 전력의 사용 전력량, 직류 부하의 최대 접속량, 직류 전력의 전원 종류, 각 직류 부하의 정격 전압 또는 정격 전류 정보, 직류/직류 컨버터(200)의 입력단에서 검출된 전압과 출력단에서 검출된 전압, 장치의 전원 온/오프 정보 등을 통해 직류/직류 컨버터(200) 및 교류/직류 컨버터(300)를 제어할 수 있다.The control unit 100 includes the amount of power used of the DC power, the maximum connection amount of the DC load, the type of power source of the DC power, the rated voltage or rated current information of each DC load, the voltage detected at the input terminal of the DC/DC converter 200 and the output terminal. It is possible to control the DC/DC converter 200 and the AC/DC converter 300 through the detected voltage, power on/off information of the device, and the like.

예를 들면, 제어부(100)는 직류 전원에서 공급되는 전력량과 직류 부하 전력량을 계산하여, 공급되는 전력량이 적을 경우에 교류/직류 컨버터(300)를 통한 직류 전력 공급 또는 에너지 저장장치를 통해 직류 전력이 공급되도록 할 수 있다. 이때, 제어부(100)는 교류/직류 컨버터(300) 내의 스위치 소자들의 온/오프를 통해 공급될 전력을 제어할 수 있다. For example, the control unit 100 calculates the amount of power supplied from the DC power source and the amount of DC load power, and when the amount of power supplied is small, the control unit 100 supplies DC power through the AC/DC converter 300 or DC power through the energy storage device. can be supplied. In this case, the controller 100 may control the power to be supplied through on/off of the switch elements in the AC/DC converter 300 .

여기서, 제어부(100)는 사용될 총 직류 부하의 전력량(시간당 소비 전력량)을 미리 계산하고 업데이트 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 수집되는 정보들을 저장하는 메모리를 구비할 수 있다.Here, it is preferable that the control unit 100 calculates and updates the amount of power (power consumption per hour) of the total DC load to be used in advance. To this end, a memory for storing the collected information may be provided.

제어부(100)는 직류/직류 컨버터(200)에 입력되는 전압을 상시적으로 측정하여 입력되는 전압을 기준전압과 비교하고, 비교 결과를 외부 장치에 전송한다. 예를 들어, 기준전압과 측정 전압이 허용 범위를 벗어날 경우 알람을 동작시키고, 직류 전원 측의 제어장치에 동작 이상 통보를 할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 직류/직류 컨버터(200)의 출력단 전압 또는 전류를 수신하여 설정값과 비교하고, 비교 결과를 외부 장치에 전송한다. 이때, 제어부(100)는 출력 전압 또는 전류와 설정값과 비교 결과가 허용 범위를 벗어날 경우 알람을 발생할 수 있다. The controller 100 constantly measures the voltage input to the DC/DC converter 200 , compares the input voltage with a reference voltage, and transmits the comparison result to an external device. For example, when the reference voltage and the measured voltage are out of the allowable range, an alarm may be activated, and an operation abnormality may be notified to the control device of the DC power supply. In addition, the control unit 100 receives the output terminal voltage or current of the DC/DC converter 200 , compares it with a set value, and transmits the comparison result to an external device. In this case, the control unit 100 may generate an alarm when the output voltage or current and the set value and the comparison result are out of the allowable range.

제어부(100)는 상기와 같이, 직류/직류 컨버터(200)의 입력 전압 또는 출력 전압, 전류 등의 이상이 발생할 경우 직류/직류 컨버터(200)의 동작을 정지시켜 정전 또는 단락 사고를 미리 방지할 수 있다.As described above, the controller 100 stops the operation of the DC/DC converter 200 when an abnormality occurs in the input voltage, output voltage, or current of the DC/DC converter 200 to prevent a power failure or short circuit in advance. can

제어부(100)는 직류 전력의 최대 허용량을 미리 저장하고 있으며, 각 직류 부하에서 입력되는 전력량을 합산하여 최대 허용량을 초과할 경우 알람을 발생하고, 일부 출력 단자로 출력되는 직류 전력을 차단할 수 있다. 이를 통해, 장치의 과부하를 방지할 수 있다.The control unit 100 stores the maximum allowable amount of DC power in advance, and generates an alarm when the maximum allowable amount is exceeded by adding up the amount of power input from each DC load, and may block the DC power output to some output terminals. In this way, it is possible to prevent overload of the device.

또한, 제어부(100)는 직류 전력의 최대 허용량을 미리 저장하고 있으며, 각 직류 부하에서 입력되는 전력량을 합산하여 최대 허용량을 초과할 경우 에너지 저장장치에서 제공되는 전력을 직류 부하로 전달할 수 있다. 이때, 에너지 저장장치는 직류 부하 사용량이 적어지는 시간에 충전되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 직류/직류 컨버터(200)는 양방향으로 구현될 수 있다. In addition, the control unit 100 stores the maximum allowable amount of DC power in advance, and when the sum of the amounts of power input from each DC load exceeds the maximum allowable amount, the control unit 100 may transfer the power provided from the energy storage device to the DC load. In this case, the energy storage device may be charged at a time when the amount of DC load used is decreased. To this end, the DC/DC converter 200 may be implemented in both directions.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 구성부를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 직류/직류 컨버터(200) 및 교류/직류 컨버터(300)의 각 전력트랜지스터를 온/오프 시키는 게이트 신호를 출력하는 PWM부(110)가 구비될 수 있다. PWM부(110)는 4개의 펄스를 생성하여 직류/직류 컨버터(200) 내부의 전력트랜지스터들에 공급할 수 있다. 이때, ADC포트(120)를 구비하여 외부 아날로그 제어 신호를 수신하여 PWM부(110) 펄스 생성용으로 사용할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the control unit 100 includes a PWM unit 110 that outputs a gate signal for turning on/off each power transistor of the DC/DC converter 200 and the AC/DC converter 300 . can The PWM unit 110 may generate four pulses and supply them to the power transistors inside the DC/DC converter 200 . In this case, the ADC port 120 may be provided to receive an external analog control signal, and the PWM unit 110 may be used for pulse generation.

제어부(100)는 장치 온/오프를 위한 전원스위치부(170)를 구비할 수 있으며, 외부 장치와 유선 또는 무선 등으로 통신할 수 있는 UART(160)를 구비할 수 있다.The control unit 100 may include a power switch unit 170 for on/off of the device, and may include a UART 160 capable of communicating with an external device by wire or wirelessly.

제어부(100)는 주변장치와 범용으로 통신할 수 있는 GPOI 포트(130)를 구비할 수 있다. GPIO포트(130)는 직류 부하 등과 접속되어 직류 부하에서 입력되는 신호들을 수신할 수 있으며, 수신된 신호들을 외부 장치에 전송할 수 있다. 이때, 직류 부하에서 수신되는 신호들은 앞서 설명한 직류 전력의 전원 종류, 각 직류 부하의 정격 전압 또는 정격 전류 정보, 직류/직류 컨버터의 입력단에서 검출된 전압과 출력단에서 검출된 전압 등의 정보일 수 있다.The control unit 100 may include a GPOI port 130 capable of universal communication with peripheral devices. The GPIO port 130 may be connected to a DC load and the like to receive signals input from the DC load, and may transmit the received signals to an external device. In this case, the signals received from the DC load may be information such as the type of power source of the DC power described above, the rated voltage or rated current information of each DC load, the voltage detected at the input terminal of the DC/DC converter, and the voltage detected at the output terminal. .

제어부(100)는 내부에 수집된 정보 또는 최대 허용 전력량, 직류/직류 컨버터(200)의 입출력단 전압의 설정값 등의 정보를 저장하는 메모리(180)를 포함할 수 있다. The control unit 100 may include a memory 180 for storing information such as information collected therein, the maximum allowable power amount, and a setting value of the input/output terminal voltage of the DC/DC converter 200 .

또한, 제어부(100)는 기준값과 입력출력단의 입력값들을 비교할 수 있는 비교부(190)를 더 포함할 수 있다.In addition, the control unit 100 may further include a comparison unit 190 capable of comparing the reference value with the input values of the input and output terminals.

제어부(100)는 외부 네트워크와 별도로 연결된 네트워크 연결포트(165)를 구비할 수 있다.The control unit 100 may include a network connection port 165 separately connected to an external network.

제어부(100)는 직류/직류 컨버터(200)에서 입력되는 전압들을 수신하는 센서신호수신부(140)를 구비할 수 있다.The control unit 100 may include a sensor signal receiving unit 140 that receives voltages input from the DC/DC converter 200 .

또한, 제어부는 직류/직류 컨버터(200)의 각 전력트랜지스터의 어드레스 정보를 세팅하는 어드레스 포트(150)를 구비할 수 있다.In addition, the controller may include an address port 150 for setting address information of each power transistor of the DC/DC converter 200 .

한편, 제어부(100)는 직류 부하의 사용량 없을 경우, 외부 직류 전원에서 입력되는 직류 전력을 에너지 저장장치로 저장하도록 할 수 있다. 이때, 제어부(100)는 직류/직류 컨버터(200)로 입력되는 직류 전원의 입력값이 에너지 저장장치 측으로 출력되도록 내부 전력트랜지스터들을 제어할 수 있다. Meanwhile, when the DC load is not used, the controller 100 may store the DC power input from the external DC power source as an energy storage device. In this case, the controller 100 may control the internal power transistors so that the input value of the DC power input to the DC/DC converter 200 is output to the energy storage device.

이때, 직류/직류 컨버터(200)은 전력 공급 방향 변환을 위한 별도의 스위치 소자가 마련될 수 있고, 제어부(100)는 스위치 소자를 제어할 수 있다. In this case, the DC/DC converter 200 may be provided with a separate switch element for changing the power supply direction, and the controller 100 may control the switch element.

상기에서 설명한 제어부(100)는 본 발명의 직류형 스마트 분전장치 내에 복수개가 구비될 수 있으며, 복수의 제어부(100)는 하나의 메인컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 이때, 제어부(100)는 하나의 PCB로 제작될 수 있으며, 네트워크 포트를 통해 메인컨트롤러와 연결될 수 있다. 또한, 각 제어부(100)는 다수의 직류/직류 컨버터(200)를 다중 제어하거나, 하나의 제어부(100)가 하나의 직류/직류 컨버터(200)를 제어하고, 메인 컨트롤러가 복수의 제어부(100)를 제어하여, 복수의 직류 전력 출력을 구현할 수 있다.A plurality of the control units 100 described above may be provided in the DC type smart power distribution device of the present invention, and the plurality of control units 100 may be controlled by one main controller. In this case, the control unit 100 may be made of one PCB, and may be connected to the main controller through a network port. In addition, each control unit 100 multi-controls a plurality of DC/DC converters 200 , or one control unit 100 controls one DC/DC converter 200 , and a main controller controls a plurality of control units 100 . ) to implement a plurality of DC power outputs.

도 3은 도 1에 도시된 직류/직류 컨버터의 일 예를 도시한 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of the DC/DC converter shown in FIG. 1 .

도 3에 도시된 직류/직류 컨버터는 플라이 백 컨버터의 하나의 예시로서, 설정값 이하인 조건에서 승압하고, 기준값 이상인 경우 강압하는 승강압 동작을 한다. The DC/DC converter shown in FIG. 3 is an example of a flyback converter, and performs a step-up operation of step-up under a condition of less than or equal to a set value, and step-down when greater than a reference value.

도 3에 도시된 바와 같이, 직류/직류 컨버터(200)는 입력측에 4개의 전력트랜지스터가 직병렬 연결된 풀브리지 형태로 접속되고, 출력측에 8개의 전력트랜지스터가 직병렬 연결된 풀브리지 병렬 형태로 접속될 수 있다. 이때, 입력측과 출력측 사이에 선형 트랜스포머가 형성된다.As shown in FIG. 3, the DC/DC converter 200 is connected in a full-bridge form in which four power transistors are connected in series and parallel to the input side, and 8 power transistors are connected in series and parallel to the output side in a full-bridge parallel form. can At this time, a linear transformer is formed between the input side and the output side.

선형 트랜포머의 2차측에는 전압 측정계가 형성되고, 출력단 부하에도 전압 측정계가 형성된다. A voltage measuring system is formed on the secondary side of the linear transformer, and a voltage measuring system is also formed on the output load.

상기 도 3에 형성된 직류/직류 컨버터(200)는 제어부(100)에서 제공되는 PWM 펄스에 의해 각각의 전력트랜지스터들의 온/오프 동작되면서 승압 또는 강압 동작을 한다. The DC/DC converter 200 formed in FIG. 3 performs a step-up or step-down operation while turning on/off each of the power transistors by a PWM pulse provided from the controller 100 .

본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치에 사용되는 직류/직류 컨버터는 도 3에 도시된 직류/직류 컨버터 이외에 다른 형태의 컨버터가 사용될 수도 있다.As the DC/DC converter used in the DC-type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention, other types of converters other than the DC/DC converter shown in FIG. 3 may be used.

본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치는 전기자동차의 베터리를 직류 전원으로 활용할 수 있다.The DC-type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention may utilize a battery of an electric vehicle as a DC power source.

직류 부하에 접속된 전기자동차는 제어부(100)에 충전 잔량 정보를 제공하고, 충전 동의를 한 경우, 제어부(100)에서 요청시 직류 전원으로 사용할 수 있다. 이에 따라, 비상시 전기자동차의 배터리를 전원으로 사용할 수도 있다.The electric vehicle connected to the DC load may provide information on the remaining amount of charge to the control unit 100 , and when charging consent is obtained, the vehicle may be used as DC power when requested by the control unit 100 . Accordingly, the battery of the electric vehicle may be used as a power source in an emergency.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치는 신재생 에너지 등의 다양한 직류 전원으로부터 직류 전력이 공급되어도 직류/직류 컨버터 제어를 통해 안정적인 전력이 출력되도록 할 수 있다. 이에 따라, 직류 전원의 종류에 상관없이 안정적인 직류 전력이 출력되어 범용으로 사용이 가능하다. As described above, the DC-type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention can output stable power through DC/DC converter control even when DC power is supplied from various DC power sources such as renewable energy. Accordingly, stable DC power is output irrespective of the type of DC power source, so that it can be used for general purposes.

또한, 가정용으로 사용될 때, 댁내 월패드를 통해 직류 전력 사용량을 지속적으로 표시 및 안내할 수 있다.In addition, when used for home use, it is possible to continuously display and guide the DC power usage through the home wall pad.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 직류형 스마트 분전장치는 기존 분전 장치와 별도로 설치가 가능한 장점이 있으며, 혼용하거나 대체할 수 있는 장점이 있다.In particular, the DC-type smart power distribution device according to an embodiment of the present invention has the advantage that it can be installed separately from the existing power distribution device, and can be mixed or replaced.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 직류형 스마트 분전장치
100: 제어부
110: PWM부
120: ADC포트
130: GPIO
140: 센서신호수신부
150: 어드레스 포트
160: UART
165: 네트워크 연결포트
170: 전원스위치부
180: 메모리
190: 비교부
200: 직류/직류 컨버터
300: 교류/직류 컨버터10: DC type smart power distribution device
100: control unit
110: PWM unit
120: ADC port
130: GPIO
140: sensor signal receiver
150: address port
160: UART
165: network connection port
170: power switch unit
180: memory
190: comparison unit
200: DC / DC converter
300: AC/DC converter

Claims (5)

교류 전력과 직류 전력을 입력받는 전력입력부;
상기 전력입력부에서 입력된 교류 전력과 직류 전력을 교류 부하와 직류 부하에 분배하도록 제어하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어에 상응하여 상기 직류 부하에 공급되는 직류 전압의 전압 레벨을 변환하는 직류/직류 컨버터를 포함하되,
상기 제어부는
상기 직류 부하 접속 정보, 접속된 부하의 용량 및 가용 직류 전력량을 이용하여 상기 직류/직류 컨버터에서 출력되는 전압 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 직류형 스마트 분전장치.
a power input unit receiving AC power and DC power;
a control unit controlling to distribute the AC power and DC power input from the power input unit to the AC load and the DC load; and
a DC/DC converter for converting the voltage level of the DC voltage supplied to the DC load in response to the control of the control unit;
the control unit
DC type smart power distribution device, characterized in that the voltage level output from the DC/DC converter is adjusted by using the DC load connection information, the capacity of the connected load, and the amount of available DC power.
 제1항에 있어서,
상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 전력입력부에 상기 직류 전력의 미인가시 상기 직류/교류 컨버터를 동작시켜 상기 직류 부하에 공급하도록 제어하는 직류형 스마트 분전장치.
According to claim 1,
Further comprising an AC/DC converter converting the AC power into DC power,
the control unit
When the DC power is not applied to the power input unit, the DC/AC converter is operated to control the DC/AC converter to be supplied to the DC load.
 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 외부에서 인가되는 다중 신호들을 이용하여 상기 직류 컨버터를 제어하되,
상기 다중 신호는
상기 직류 전력의 전력량, 직류 부하의 최대 접속량, 직류 전력의 전력원, 각 직류 부하의 정격 전압 또는 전류, 상기 직류 컨버터의 입력단에서 검출된 전압 및 출력단에서 검출된 전압, 전원 온/오프 정보를 포함하는 직류형 스마트 분전장치.
The method of claim 1,
the control unit
Control the DC converter using the multiple signals applied from the outside,
The multiple signals are
The amount of power of the DC power, the maximum connection amount of the DC load, the power source of the DC power, the rated voltage or current of each DC load, the voltage detected at the input and output terminals of the DC converter, and power on/off information. DC type smart power distribution device.
 제 1 항에 있어서,
상기 직류 컨버터는 4개의 전력트랜지스터 조합으로 이루어진 입력단과, 8개의 전력트랜지스터 조합으로 출력단 사이에 선형 트랜스포머에 의해 결합된 직류형 스마트 분전장치.
The method of claim 1,
The DC converter is a DC type smart power distribution device coupled by a linear transformer between an input terminal made of a combination of four power transistors and an output terminal with a combination of eight power transistors.
 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 입력단 전력트랜지스터들과 출력단 전력트랜지스터에 게이트 신호를 공급하여 출력되는 전압 레벨을 제어하는 직류형 스마트 분전장치.

5. The method of claim 4,
the control unit
A DC-type smart power distribution device for controlling the output voltage level by supplying a gate signal to the input terminal power transistors and the output terminal power transistor.
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