KR20220009893A - 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법 - Google Patents

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Abstract

개시는 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법에 관한 것이다. 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신한다. 전력 공급 디바이스는 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하도록 구성되는 제1 전력 공급 유닛; 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급하도록 구성되는 제2 전력 공급 유닛; 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급하도록 구성되는 제3 전력 공급 유닛; 및 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛이 전력을 수신하는 순서를 제어하여 전력이 처음에 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되게 하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

Description

모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법{POWER SUPPLY DEVICE FOR MOTOR PROTECTOR AND POWER SUPPLYING METHOD THEREOF}
개시는 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법에 관한 것으로, 특히 접지 고장 보호 기능을 더 신속히 구현하고 동시에 자동 재폐쇄 기능을 고려할 수 있는 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법에 관한 것이다.
모터 보호기는 일반적으로 모터를 시작하고 보호하기 위해 사용된다. 모터 보호기의 보호 기능들은 열 과부하 보호, 접지 고장 보호 및 무위상 보호 등을 포함할 수 있다. 절연 실패가 모터 내에서 발생하고 접지 전류를 야기할 때, 접지 고장 보호를 구현하는 것이 필요하다. 접지 고장 보호의 목적은 단락 고장을 결국 야기할 수 있는 추가 절연 실패를 방지하는 것이며, 따라서 보호는 짧은 응답 시간을 필요로 한다. 예를 들어, 국제 전기 표준 회의(International Electrotechnical Commission)(IEC)에 의해 공식화되는 저전압 스위치기어 및 제어 디바이스에 관한 표준 IEC 60947-1에서, 클래스 A 디바이스들은 접지 고장 보호의 임계치의 1.1 배가 도달되는 경우에 1 초 내에 트리핑되어야 하는 것이 필요하다.
접지 고장 보호 기능을 제공하는 모터 보호기는 보조 전원에 의해 전력 공급되거나 자체 전력공급될 수 있다. 보조 전원에 의해 전력 공급되는 모터 보호기는 고객들이 추가 전원을 현장에 제공하고 추가 배선을 부가하는 것을 필요로 한다. 자체 전력공급 모터 보호기는 일반적으로 전류에 의해 전력 공급되고, 그것이 수신할 수 있는 전력 및 보호 기능을 시작하고 완료하는데 사용되는 시간은 모터의 부하 전류에 양향을 받는다.
본 개시는 접지 고장 보호 기능을 더 신속히 시작 및 구현하고 동시에 열 과부하의 경우에 모터 보호기의 자동 재폐쇄 기능을 고려할 수 있는 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 및 그것의 전력 공급 방법에 관한 것이다.
개시의 일 양태에 따르면, 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스가 제공되며, 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신하며, 전력 공급 디바이스는 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하도록 구성되는 제1 전력 공급 유닛; 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급하도록 구성되는 제2 전력 공급 유닛; 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급하도록 구성되는 제3 전력 공급 유닛; 및 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛이 전력을 수신하는 순서를 제어하여 전력이 처음에 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되게 하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.
개시의 다른 양태에 따르면, 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스의 전력 공급 방법이 제공되며, 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신하며, 전력 공급 디바이스는 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛, 제3 전력 공급 유닛 및 제어 유닛을 포함하고, 전력 공급 방법은 제1 전력 공급 유닛에 의해, 전력을 수신 및 저장하고 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하는 단계; 제2 전력 공급 유닛에 의해, 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급하는 단계; 제3 전력 공급 유닛에 의해, 전력을 수신 및 저장하고 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급하는 단계를 포함하며, 제어 유닛은 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛이 전력을 수신하는 순서를 제어하여, 전력은 처음에 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신된다.
개시의 실시예들에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들은 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스, 계산 및 제어 디바이스, 및 재폐쇄 디바이스에 각각 공급하기 위해 제공된다. 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들이 전력을 수신하는 순서를 제어함으로써, 접지 고장 보호 기능을 구현하기 위한 트리핑 디바이스와 연관되는 제1 전력 공급 유닛은 에너지 저장을 위한 가장 높은 우선순위를 제공받을 수 있어, 접지 고장 보호 기능은 작은 정격 전류의 경우에도 더 신속히 시작되고 구현될 수 있다. 동시에, 개시의 실시예들에 따르면, 열 과부하의 경우에 모터 보호기의 자동 재폐쇄 기능과 연관되는 재폐쇄 디바이스의 에너지 저장이 고려되어, 자동 재폐쇄 기능은 접지 고장 보호 기능을 구현하면서 고려될 수 있다.
개시의 양태들, 특징들 및 장점들은 도면들과 함께 취해지는 실시예들의 이하의 설명으로부터 이해하는 것이 더 분명하고 더 용이해질 것이다.
도 1은 개시의 일 실시예에 따른 자체 전력공급 모터 보호기의 개략적 회로 모듈도이다.
도 2는 개시의 일 실시예에 따른 전력 공급 디바이스의 개략적 회로 모듈도이다.
도 3은 개시의 다른 실시예에 따른 전력 공급 디바이스의 개략적 회로 모듈도이다.
도 4는 개시의 일 실시예에 따른 전력 공급 디바이스의 개략적 회로도를 도시한다.
도 5는 개시의 일 실시예에 따른 전력 공급 디바이스의 동작 흐름도를 도시한다.
도 6은 개시의 일 실시예에 따른 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스의 전력 공급 방법의 흐름도를 도시한다.
이하, 개시는 그것의 예시적 실시예들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 그러나, 개시는 본원에 설명되는 실시예들에 제한되지 않지만, 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 이러한 개시를 철저하고 완전하게 하기 위해, 그리고 이러한 개시의 개념들을 본 기술분야의 통상의 기술자들에 완전히 전달하기 위해서만 사용된다. 설명된 다양한 실시예들의 특징들은 명시적으로 배제되거나 맥락에 따라 배제되지 않아야 한 서로 조합되거나 대체될 수 있다.
자체 전력공급 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 전력을 수신하여, 모터 보호기 내의 각각의 회로 또는 디바이스를 위한 전력을 공급한다. 구체적으로, 모터의 전력 공급 라인에서의 3상 교류는 모터 보호기의 3상 전류 변환기(즉, 전력 공급 코일)에 의해 유도되며, 그 다음 유도된 교류는 모터 보호기의 정류기 디바이스에 의해 직류로 변환되고, 모터 보호기 내의 각각의 회로 또는 디바이스는 직류에 의해 전력공급된다. 따라서, 자체 전력공급 모터 보호기가 수신할 수 있는 전력 및 보호 기능을 시작하고 완료하는 시간은 모터의 부하 전류에 관련된다. 예를 들어, 부하 전류가 최소 정격 전류인 경우에, 전력 공급 코일의 출력 전력은 단지 100mW이고, 모터 보호기 내의 트리핑 디바이스에 의해 요구되는 구동 전력은 약 600mW이며, 따라서 트리핑이 접지 고장의 경우에 완료될 수 있는 것이 보장되지 않을 수 있다.
개시의 일 실시예는 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스를 제공하며, 전력 공급 디바이스에는 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스, 계산 및 제어 디바이스, 및 재폐쇄 디바이스에 각각 공급하기 위해 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛이 제공된다. 제1 전력 공급 유닛은 접지 고장 보호 기능을 구현하는 트리핑 디바이스와 연관되고, 트리핑을 위한 전력을 미리 저장할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들이 전력을 수신하는 순서를 제어함으로써, 제1 전력 공급 유닛은 에너지 저장을 위한 가장 높은 우선순위를 제공받을 수 있어, 접지 고장 보호 기능은 작은 정격 전류의 경우에도 더 신속히(예를 들어, 1 초 내에) 시작되고 구현될 수 있다. 게다가, 개시의 실시예에 따르면, 제3 전력 공급 유닛은 열 과부하의 경우에 모터 보호기의 자동 재폐쇄 기능을 구현하는 재폐쇄 디바이스와 연관되고, 자동 재폐쇄를 위한 전력을 미리 저장할 수 있어, 자동 재폐쇄 기능은 또한 접지 고장 보호 기능을 구현하면서 고려될 수 있다.
도 1은 개시의 일 실시예에 따른 자체 전력공급 모터 보호기(100)의 개략적 회로 모듈도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 보호기(100)는 전력 공급 코일(110), 정류기 디바이스(120), 전력 공급 디바이스(130), 트리핑 디바이스(140), 계산 및 제어 디바이스(150), 및 재폐쇄 디바이스(160)를 포함한다. 전력 공급 코일(110)은 모터의 전력 공급 라인에서 3상 교류를 유도하고, 그 다음 정류기 디바이스(120)는 유도된 교류를 직류로 변환한다. 전력 공급 디바이스(130)는 직류를 수신하고 전력을 모터 보호기(100) 내의 트리핑 디바이스(140), 계산 및 제어 디바이스(150), 및 재폐쇄 디바이스(160)에 각각 공급한다. 트리핑 디바이스(140)는 고장 또는 과부하의 경우에 트리핑 기능을 구현하도록 구성된다. 계산 및 제어 디바이스(150)는 예를 들어, 마이크로 제어 유닛(micro-control unit)(MCU)일 수 있고, 접지 고장 전류를 계산하는 것, 고장이 발생하는지를 판단하는 것, 및 트리핑 디바이스(140)를 구동하는지를 제어하는 것 등과 같은 계산 및 제어 로직 프로세스들을 위해 구성된다. 재폐쇄 디바이스(160)는 미리 결정된 시간이 열 과부하로 인한 트리핑으로부터 경과한 후에 자동 재폐쇄 기능을 구현하도록 구성된다.
도 2는 개시의 일 실시예에 따른 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스(200)의 개략적 회로 모듈도이다. 전력 공급 디바이스(200)는 전력을 수신 및 저장하고 전력의 모터 보호기의 트리핑 디바이스(140)에 공급하도록 구성되는 제1 전력 공급 유닛(210)을 포함할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 부하 전류가 최소 정격 전류인 경우에, 전력 공급 코일의 출력 전력은 모터 보호기 내의 트리핑 디바이스에 의해 요구되는 구동 전력을 충족시키지 않을 수 있어, 트리핑이 접지 고장의 경우에 완료되는 것이 보장될 수 없다. 따라서, 트리핑을 위해 전력을 미리 저장하는 것이 필요하다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전력 공급 유닛(210)은 전력을 저장하기 위해 전력을 수신하고, 저장된 전력을 이용함으로써 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스(140)에 공급하도록 구성되는 제1 에너지 저장 서브유닛(2101)을 포함할 수 있어, 접지 고장이 발생할 때 트리핑 디바이스(140)를 구동하기에 충분한 구동 전력이 있는 것을 보장한다.
전력 공급 디바이스(200)는 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스(150)에 공급하도록 구성되는 제2 전력 공급 유닛(220)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 계산 및 제어 디바이스(150)는 마이크로 제어 유닛(MCU)일 수 있고, MCU에 대한 전력 공급 전압은 일반적으로 3.3V이다. 따라서, MCU에 제공하기 위해 입력 전압을 약 3.3V까지 감소시키는 것이 필요하다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전력 공급 유닛(220)은 전력을 수신하고 계산 및 제어 디바이스(150)에 의해 요구되는 제1 출력 전압(예를 들어, 3.3V)에서 전력을 계산 및 제어 디바이스(150)에 공급하도록 구성되는 제1 전력 공급 서브유닛(2201)을 포함할 수 있다. 제1 출력 전압은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 개시에 따른 모터 보호기는 또한 접지 고장 보호 기능을 구현하면서 자동 재폐쇄 기능을 고려할 수 있다. 따라서, 전력 공급 디바이스(200)는 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스(160)에 공급하도록 구성되는 제3 전력 공급 유닛(230)을 추가로 포함할 수 있다. 트리핑 디바이스(140)가 트리핑된 후에, 모터는 실행을 정지하고, 전력 공급 코일(110)은 전류를 유도할 수 없어, 모터 보호기에 대한 어떠한 전력 공급 전류도 없다. 따라서, 자동 재폐쇄를 위한 전력을 미리 저장하는 것이 필요하다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 전력 공급 유닛(230)은 전력을 저장하고 저장된 전력을 이용하여 전력을 재폐쇄 디바이스(160)에 공급하도록 구성되는 제2 에너지 저장 서브유닛(2302)을 포함할 수 있다. 게다가, 비교적 높은 입력 전압은 비교적 높은 구동 전력이 재폐쇄 디바이스(160)에 의해 요구되기 때문에 제2 에너지 저장 서브유닛(2302)에 의해 요구된다. 이러한 경우에, 제3 전력 공급 유닛(230)은 전력을 수신하고 제2 에너지 저장 서브유닛(2302)에 의해 요구되는 제2 출력 전압(예를 들어, 30V 이상)에서 전력을 제2 에너지 저장 서브유닛(2302)에 공급하도록 구성되는 제2 전력 공급 서브유닛(2301)을 추가로 포함할 수 있으며, 제2 출력 전압은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 전력 공급 서브유닛(2301) 내로 흐르는 과도한 순간 전류를 회피하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 전력 공급 유닛(230)은 전류 제한 회로(2303)를 추가로 포함할 수 있다. 전류 제한 회로(2303)는 정류기 디바이스(120)로부터 제2 전력 공급 서브유닛(2301) 내로 흐르는 전류가 제1 전류 임계치(Cth1) 이하로 되게 하기 위해 제2 전력 공급 서브유닛(2301)과 정류기 디바이스(120) 사이에 연결된다(예를 들어, 제어 유닛(240)을 통해 정류기 디바이스(120)에 연결됨). 제1 전류 임계치(Cth1)는 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다.
개시의 실시예에 따르면, 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)은 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스(140), 계산 및 제어 디바이스(150), 및 재폐쇄 디바이스(160)에 각각 공급하기 위해 전력 공급 디바이스(200) 내에 제공된다. 그러나, 상기 설명된 바와 같이, 트립 시간은 또한 예를 들어, 표준 IEC 60947-1에서 (예를 들어, 1 초 내에) 요구된다. 전력을 트리핑 디바이스(140), 계산 및 제어 디바이스(150), 및 재폐쇄 디바이스(160)에 공급하기 위한 시간이 제한되지 않으면, 예를 들어, 그들이 전력을 동시에 공급받으면, 제1 에너지 저장 서브유닛(2101)이 전력을 저장하기 위한 시간이 영향을 받을 수 있어, 접지 고장 보호를 시작하고 구현하기 위한 시간이 또한 영향을 받을 것이다.
접지 고장 보호 기능을 더 신속히 구현하기 위해, 개시의 실시예에 따른 전력 공급 디바이스는 또한 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220), 및 제3 전력 공급 유닛(230)에 의해 전력을 수신하는 타이밍을 제어한다.
상기 언급된 바와 같이, 접지 고장 보호 기능은 짧은 트립 시간을 필요로 하며, 따라서, 전력 공급의 관점에서, 제1 전력 공급 유닛(210)은 그것이 가능한 한 빨리 전체 전력을 수신하고 저장할 수 있도록 가장 높은 우선순위를 제공받아야 한다. 전체 전력을 저장하는 것은 전력 공급 코일이 전류를 전혀 제공하지 않을 지라도, 저장된 전력이 트리핑 디바이스를 구동하기에 충분한 것을 의미한다.
두 번째로, 계산 및 제어 디바이스(150)가 동작 중에 있을 때에만, 접지 고장 전류를 계산하는 것, 고장이 발생하는지를 판단하는 것 및 트리핑 디바이스(140)를 구동하는지를 제어하는 것과 같은 동작들은 구현될 수 있으며, 따라서, 전력 공급의 관점에서, 제2 전력 공급 유닛(220)은 제1 전력 공급 유닛(210) 다음으로 두번째 우선순위를 제공받아야 한다.
최종적으로, 자동 재폐쇄 기능은 트리핑이 열 과부하에 의해 야기되는 경우에만 수행되도록 허용되는 한편, 자동 재폐쇄 기능은 접지 고장만이 발생하는 경우에 수행될 필요가 없다. 과부하 보호에 대해, 과부하 전류가 작은(예를 들어, 정격 전류의 1.2 배인) 경우에, 콜드 트립 시간은 거의 30 분 내지 2 시간의 범위이고, 핫 트립 시간은 또한 1 분보다 더 크며, 따라서 전력을 제3 전력 공급 유닛(230)에 공급할 시의 지연이 허용된다. 그러나, 과부하 전류가 큰(예를 들어, 정격 전류의 7.2 배인) 경우에, 전력 공급 코일의 전력 공급 능력은 제1 전력 공급 유닛(210)이 전력 저장을 신속히 완료하고 전력을 제2 전력 공급 유닛(220)에 공급할 수 있게 하고, 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 하도록 강하다. 게다가, 자동 재폐쇄 기능을 수행하기 전에, 예를 들어, MCU는 다양한 조건들 예컨대 실시간 전류의 크기, 전류 열 용량 값 및 파워 온 시간 등을 판단할 필요가 있고, 자동 재폐쇄는 모든 조건들이 충족될 때에만 수행될 수 있다. 따라서, 전력 공급의 관점에서, 제3 전력 공급 유닛(230)의 우선순위는 가장 낮다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 공급 디바이스(200)는 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 순서를 제어하여, 전력이 처음에 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되게 하도록 구성되는 제어 유닛(240)을 추가로 포함할 수 있으며, 따라서 접지 고장 보호 기능은 정격 전류가 작을 때에도 더 신속히 시작 및 구현될 수 있고, 그 동안에, 자동 재폐쇄 기능이 또한 고려된다.
일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 언급된 타이밍 제어는 제어 유닛 내에 제1 제어 서브유닛(2401) 및 제2 제어 서브유닛(2402)을 제공함으로써 구현된다. 제1 제어 서브유닛(2401)은 정류기 디바이스(120)와 제2 전력 공급 유닛(220) 사이에 연결된다. 구체적으로, 제1 제어 서브유닛(2401)의 제1 입력 단자는 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 연결되고, 제1 제어 서브유닛(2401)의 출력 단자는 제2 전력 공급 유닛(220)과 연결된다. 제1 제어 서브유닛(2401)은 제1 제어 서브유닛(2401)의 제1 입력 단자에서의 전압이 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높을 때에만 전력을 수신하는 것을 시작하도록 제2 전력 공급 유닛(220)을 제어한다. 제1 제어 서브유닛(2401)의 제1 입력 단자에서의 전압이 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높을 때, 그것은 제1 전력 공급 유닛(210)이 전력의 저장을 완료했던 것을 표시하여, 제2 전력 공급 유닛(220)은 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있으며, 그것에 의해 제1 전력 공급 유닛(210)이 제2 전력 공급 유닛(220) 전에 전력을 수신하는 것을 보장한다.
제2 제어 서브유닛(2402)은 정류기 디바이스(120)와 제3 전력 공급 유닛(230) 사이에 연결된다. 구체적으로, 제2 제어 서브유닛(2402)의 제1 입력 단자는 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 연결되고, 제2 제어 서브유닛(2402)의 출력 단자는 제3 전력 공급 유닛(230)과 연결된다. 제2 제어 서브유닛(2402)은 제2 제어 서브유닛(2402)의 제1 입력 단자에서의 전압이 제2 전압 임계치(Vth2)보다 더 높을 때에만 전력을 수신하는 것을 시작하도록 제3 전력 공급 유닛(230)을 제어한다. 제2 전압 임계치(Vth2)는 제2 전력 공급 유닛(220)이 제3 전력 공급 유닛(230) 전에 전력을 수신하는 것을 보장하기 위해 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높을 수 있다.
제2 전력 공급 유닛(220) 및/또는 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 시작했던 경우에, 전력 공급 코일의 전력 공급 능력은 일부 이유로 감소할 수 있어, 제1 전력 공급 유닛의 정상 동작은 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 코일의 전력 공급 능력이 감소하고 전력을 제2 전력 공급 유닛(220) 및/또는 제3 전력 공급 유닛(230)에 공급하는 것이 불충분할 때, 제2 전력 공급 유닛(220) 및/또는 제3 전력 공급 유닛(230)은 제1 전력 공급 유닛(210)에 저장되는 전력으로부터 전력을 인출할 수 있어, 제1 전력 공급 유닛(210)의 정상 동작은 영향을 받을 수 있다. 이러한 상황을 회피하기 위해, 제어 유닛(240)은 또한 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 정지할 때 타이밍을 제한할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 제어 서브유닛(2401)의 제1 입력 단자에서의 전압이 제3 전압 임계치(Vth3)보다 더 낮을 때, 제1 제어 서브유닛(2401)은 전력을 수신하는 것을 정지하도록 제2 전력 공급 유닛(220)을 제어한다. 제3 전압 임계치(Vth3)는 제1 전압 임계치(Vth1) 이하일 수 있으며, 즉, 전력을 수신하는 것을 시작하고 전력을 수신하는 것을 정지하도록 제2 전력 공급 유닛(220)을 제어하기 위한 전압 임계치들은 동일하거나 상이할 수 있다. 제3 전압 임계치(Vth3)가 제1 전압 임계치(Vth1)와 동일한 경우와 비교하여, 전력을 수신하기 위해 제2 전력 공급 유닛(220)을 제어하기 위한 시간은 제3 전압 임계치(Vth3)가 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 낮은 경우에 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 제어 서브유닛(2402)의 제1 입력 단자의 전압이 제4 전압 임계치(Vth4)보다 더 낮을 때, 제2 제어 서브유닛(2402)은 전력을 수신하는 것을 정지하도록 제3 전력 공급 유닛(230)을 제어한다. 제4 전압 임계치(Vth4)는 제2 전압 임계치(Vth2) 이하일 수 있으며, 즉, 전력을 수신하는 것을 시작하고 전력을 수신하는 것을 정지하도록 제3 전력 공급 유닛(230)을 제어하기 위한 전압 임계치들은 동일하거나 상이할 수 있다. 제4 전압 임계치(Vth4)가 제2 전압 임계치(Vth2)와 동일한 경우와 비교하여, 전력을 수신하기 위해 제3 전력 공급 유닛(230)을 제어하기 위한 시간은 제4 전압 임계치(Vth4)가 제2 전압 임계치(Vth2)보다 더 낮은 경우에 연장될 수 있다. 제4 전압 임계치(Vth4)는 제3 전압 임계치(Vth3)보다 더 높을 수 있어, 전력 공급 코일의 전력 공급 능력이 불충분할 때, 제3 전력 공급 유닛(230)은 우선 전력을 수신하는 것을 정지하게 되고, 전력 공급 코일의 전력 공급 능력이 계속해서 악화될 때, 제2 전력 공급 유닛(220)은 전력을 수신하는 것을 정지하게 된다.
다른 실시예에서, 제1 및 제3 전력 공급 유닛들이 전력을 개별적으로 저장하고 제1 내지 제3 전력 공급 유닛들 중에서 상호 영향을 감소시키며 (즉, 역방향 방지 연결 기능)을 감소시킬 수 있는 것을 보장하기 위해, 역방향 방지 연결 유닛이 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 추가될 수 있다. 도 3은 개시의 다른 실시예에 따른 전력 공급 디바이스(300)의 개략적 회로 모듈도이며, 도 3와 도 2 사이의 차이는 도 3에서의 전력 공급 디바이스(300)가 제1 역방향 방지 연결 유닛(350), 제2 역방향 방지 연결 유닛(360) 및 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)을 추가로 포함한다는 것이다. 제1 역방향 방지 연결 유닛(350)의 입력 단자는 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 연결되고, 제1 역방향 방지 연결 유닛(350)의 출력 단자는 제2 역방향 방지 연결 유닛(360)의 입력 단자 및 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 입력 단자와 각각 연결되어 전체 전력 공급 디바이스를 위한 역방향 방지 연결을 제공한다. 제2 역방향 방지 연결 유닛(360)의 출력 단자는 제1 전력 공급 유닛(210)과 연결되어 제1 전력 공급 유닛(210)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공한다. 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 입력 단자 및 출력 단자는 각각 제어 유닛(240)과 연결되며, 구체적으로, 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 출력 단자는 제1 제어 서브유닛(2401)의 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와 각각 연결되며, 따라서 후속 제2 전력 공급 유닛(220)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공한다. 게다가, 일 실시예에서, 부가 역방향 방지 연결 유닛은 제3 전력 공급 유닛(230)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공하기 위해 제3 전력 공급 유닛(230)에 포함되는 전류 제한 회로(2303) 내에 제공될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 출력 단자는 또한 각각 제2 제어 서브유닛(2402)의 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자와 연결될 수 있어, 후속 제3 전력 공급 유닛(230)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 부가 역방향 방지 연결 유닛은 추가 역방향 방지 연결을 제공하기 위해 제1 내지 제3 전력 공급 유닛들 각각 내에 제공될 수 있다. 게다가, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 역방향 방지 연결 유닛들이 제공되는 경우에, 제2 제어 서브유닛(2402)의 제1 입력 단자는 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 출력 단자와 연결될 수 있고, 제2 제어 서브유닛(2402)의 제2 입력 단자는 제3 역방향 방지 연결 유닛(370)의 입력 단자와 연결될 수 있어, 제3 전력 공급 유닛(230)에 의해 전력의 수신을 제어한다.
또 다른 실시예에서, 전력 공급 디바이스 내의 요소들이 전력 공급 코일로부터 전력 공급 디바이스 내로 흐르는 과도한 전류 및 전압으로 인해 손상되는 것을 회피하기 위해, 보호 유닛(380)은 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 추가될 수 있다. 보호 유닛(380)의 제1 입력 단자는 제1 역방향 방지 연결 유닛(350)의 출력 단자와 연결되고, 제2 입력 단자는 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 연결되고, 보호 유닛(380)의 출력은 기준 접지와 연결된다. 보호 유닛(380)의 제1 입력 단자에서의 전압이 전력 공급 코일로부터 전력 공급 디바이스 내로 흐르는 과도한 전류 및 전압으로 인해 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 높을 때, 보호 유닛(380)은 과도한 전류 및 전압을 기준 접지로 방전시킬 수 있어, 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)은 전력을 수신하는 것을 정지한다. 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 정지하는 경우에, 보호 유닛(380)의 제1 입력 단자에서의 전압이 제1 및 제3 전력 공급 유닛들에 저장되는 전력의 방출로 인해 제6 전압 임계치(Vth6)보다 더 낮을 때, 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)은 전력을 수신하는 것을 재개할 수 있다. 즉, 보호 유닛(380)의 제1 입력 단자의 전압이 제6 전압 임계치(Vth6)보다 더 낮을 때, 보호 유닛(380)은 제1 전력 공급 유닛(210)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 하여, 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)은 또한 제어 유닛(240)의 제어에 기초하여 전력을 나중에 수신할 수 있다. 제6 전압 임계치(Vth6)는 전력 공급 디바이스 내의 요소들이 손상되지 않는 것을 보장하기 위해 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 낮을 수 있다.
개시의 상기 실시예들에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들은 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스, 계산 및 제어 디바이스, 및 재폐쇄 디바이스에 각각 공급하기 위해 자체 전력공급 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스 내에 제공된다. 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들이 전력을 수신하는 순서를 제어함으로써, 제1 전력 공급 유닛은 에너지 저장을 위한 가장 높은 우선순위를 제공받을 수 있어, 접지 고장 보호 기능은 작은 정격 전류의 경우에도 더 신속히(예를 들어, 1 초 내에) 시작되고 구현될 수 있다. 게다가, 제3 전력 공급 유닛은 자동 재폐쇄를 위한 전력을 미리 저장할 수 있어, 자동 재폐쇄 기능은 접지 고장 보호 기능을 구현하면서 고려될 수 있다.
개시의 전력 공급 디바이스의 각각의 유닛들은 다양한 특정 회로들에 의해 구현될 수 있다. 도 4는 개시의 일 실시예에 따른 전력 공급 디바이스(400)의 개략적 회로도를 도시한다. 도 4에서의 각각의 유닛들의 특정 구조들은 개별적으로 적용되거나 다른 적절한 구조들로 대체될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 역방향 방지 연결 유닛(450), 제2 역방향 방지 연결 유닛(460) 및 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)은 각각 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)일 수 있다. 제1 다이오드(D1)의 애노드는 정류기 디바이스(120)와 연결되고, 제1 다이오드(D1)의 캐소드는 각각 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)의 애노드들과 연결되어, 전체 전력 공급 디바이스를 위한 역방향 방지 연결을 제공한다. 제2 다이오드(D2)의 캐소드는 제1 전력 공급 유닛(410)과 연결되어, 제1 전력 공급 유닛(410)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공한다. 제3 다이오드(D3)의 캐소드는 각각 제1 제어 서브유닛(4401)의 제1 및 제2 입력 단자들과 연결되어, 후속 제2 전력 공급 유닛(420)을 위한 추가 역방향 방지 연결을 제공한다. 제3 다이오드(D3)의 캐소드는 또한 제2 제어 서브유닛(4402)의 제1 입력과 연결되고, 제3 다이오드(D3)의 애노드는 또한 제2 제어 서브유닛(4402)의 제2 입력과 연결된다.
제1 전력 공급 유닛(410)에 포함되는 제1 에너지 저장 서브유닛은 커패시터(C1)일 수 있으며, 이는 제2 역방향 방지 연결 유닛(460)과 트리핑 디바이스(140) 사이에 연결되고 전력을 수신 및 저장하고 저장된 전력을 이용하여 전력을 트리핑 디바이스(140)에 공급하도록 구성된다. 커패시터(C1)의 커패시턴스 값은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다. 제1 에너지 저장 서브유닛이 도 4에서의 커패시터(C1)로서 도시되지만, 제1 에너지 저장 서브유닛은 커패시터에 제한되지 않고, 일 실시예에서, 제1 에너지 저장 서브유닛은 또한 에너지 저장 배터리일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
제2 전력 공급 유닛(420)에 포함되는 제1 전력 공급 서브유닛은 벅 회로(BUCK)일 수 있으며, 이는 제1 제어 서브유닛(4401)과 계산 및 제어 디바이스(150) 사이에 연결되고 전력을 수신하고 계산 및 제어 디바이스(150)에 의해 요구되는 제1 출력 전압에서 전력을 계산 및 제어 디바이스(150)에 공급하도록 구성된다. 제1 출력 전압은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다.
제3 전력 공급 유닛(430)에 포함되는 전류 제한 회로는 공통 전류 제한기(CL)일 수 있으며, 이는 제2 제어 서브유닛(4402)과 제2 전력 공급 서브유닛 사이에 연결되어, 정류기 디바이스(120)로부터 제2 전력 공급 서브유닛 내로 흐르는 전류는 제1 전류 임계치(Cth1) 이하이다. 제1 전류 임계치(Cth1)는 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 일 실시예에서, 제3 전력 공급 유닛(430)에 포함되는 전류 제한 회로는 또한 전류 제한기(CL) 및 역방향 방지 연결 유닛의 조합일 수 있다.
제3 전력 공급 유닛(430)에 포함되는 제2 전력 공급 서브유닛은 부스트 회로(BOOST)일 수 있으며, 이는 전류 제한 회로와 제2 에너지 저장 서브유닛 사이에 연결되고 전력을 수신하고 제2 에너지 저장 서브유닛에 의해 요구되는 제2 출력 전압에서 전력을 제2 에너지 저장 서브유닛에 공급하도록 구성되며, 제2 출력 전압은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다.
제3 전력 공급 유닛(430)에 포함되는 제2 에너지 저장 서브유닛은 커패시터(C2)일 수 있으며, 이는 제2 전력 공급 서브유닛과 재폐쇄 디바이스(160) 사이에 연결되고 전력을 수신 및 저장하고 저장된 전력을 이용하여 전력을 재폐쇄 디바이스(160)에 공급하도록 구성된다. 커패시터(C2)의 커패시턴스 값은 회로의 실제 구성에 따라 설정될 수 있다. 제2 에너지 저장 서브유닛이 도 4에서의 커패시터(C2)로서 도시되지만, 제2 에너지 저장 서브유닛은 커패시터에 제한되지 않고, 일 실시예에서, 제2 에너지 저장 서브유닛은 또한 에너지 저장 배터리일 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
제1 제어 서브유닛(4401)은 제1 이력 전압 비교 회로(VC1) 및 제1 전자 스위치(SW1)를 포함할 수 있다. 제1 전자 스위치(SW1)는 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 출력 단자와 제2 전력 공급 유닛(420) 사이에 연결되고, 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 입력 단자는 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 출력 단자와 연결되고, 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 출력 단자는 제1 전자 스위치(SW1)의 제어 단자와 연결된다. 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 입력 단자는 제1 제어 서브유닛(4401)의 제1 입력 단자에 대응하고, 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 출력 단자와 연결되는 제1 전자 스위치(SW1)의 단자는 제1 제어 서브유닛(4401)의 제2 입력 단자에 대응하고, 제2 전력 공급 유닛(420)과 연결되는 제1 전자 스위치(SW1)의 단자는 제1 제어 서브유닛(4401)의 출력 단자에 대응한다.
이력 전압 비교 회로는 특수 전압 비교 회로이고, 그것의 송신 특성들은 "이력" 곡선의 형상을 갖는다. 이력 전압 비교 회로는 2개의 다른 임계치를 갖는다. 예를 들어, 입력 전압이 제1 임계치까지 점진적으로 증가할 때, 이력 전압 비교 회로는 높은 레벨을 출력할 수 있는 한편, 입력 전압이 제2 임계치까지 점진적으로 감소할 때, 이력 전압 비교 회로는 낮은 레벨을 출력할 수 있다. 개시의 일 실시예에서, 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 입력 단자에서의 전압이 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높을 때, 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 출력 단자는 제1 전자 스위치(SW1)를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여, 제2 전력 공급 유닛(420)은 전력을 수신하는 것을 시작하고; 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 입력 단자에서의 전압이 제3 전압 임계치(Vth3)보다 더 낮을 때, 제1 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 제1 전자 스위치(SW1)를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여, 제2 전력 공급 유닛(420)은 전력을 수신하는 것을 정지한다. 제1 전압 임계치(Vth1)는 제3 전압 임계치(Vth3)보다 더 높다.
IGBT, 게이트 턴오프 사이리스터(Gate Turn-off Thyristor)(GTO), 트랜지스터, 금속 산화물 반도체(metal oxide semiconductor)(MOS) 트랜지스터 등과 같은, 공통 사용을 위한 전자 스위치들의 유형들이 있으며, 이러한 전자 스위치들은 실제 적용 시나리오들에 따라 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 개시의 실시예에서, 제1 전자 스위치(SW1)가 MOS 트랜지스터이면, 이때 그것의 게이트는 제어 단자이고 제1 이력 전압 비교 회로(VC1)의 출력 단자와 연결되고; 그것의 소스 및 드레인은 각각 제2 전력 공급 유닛(420)(벅 회로(BUCK)의 입력 단자) 및 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 출력 단자(제3 다이오드(D3))와 연결된다.
제2 제어 서브유닛(4402)은 제2 이력 전압 비교 회로(VC2) 및 제2 전자 스위치(SW2)를 포함하며, 제2 전자 스위치(SW2)는 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 입력 단자와 제3 전력 공급 유닛(430) 사이에 연결되고, 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 입력 단자는 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 출력 단자와 연결되고, 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 출력 단자는 제2 전자 스위치(SW2)의 제어 단자와 연결된다. 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 입력 단자는 제2 제어 서브유닛(4402)의 제1 입력 단자에 대응하고, 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 입력 단자와 연결되는 제2 전자 스위치(SW2)의 단자는 제2 제어 서브유닛(4402)의 제2 입력 단자에 대응하고, 제3 전력 공급 유닛(430)과 연결되는 제2 전자 스위치(SW2)의 단자는 제2 제어 서브유닛(4402)의 출력 단자에 대응한다. 개시의 일 실시예에서, 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 입력 단자에서의 전압이 제2 전압 임계치(Vth2)보다 더 높을 때, 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 출력 단자는 제2 전자 스위치(SW2)를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여, 제3 전력 공급 유닛(430)은 전력을 수신하는 것을 시작하고; 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 입력 단자에서의 전압이 제4 전압 임계치(Vth4)보다 더 낮을 때, 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 출력 단자는 제2 전자 스위치(SW2)를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여, 제3 전력 공급 유닛(430)은 전력을 수신하는 것을 정지한다. 제2 전압 임계치(Vth2)는 제4 전압 임계치(Vth4)보다 더 높다.
개시의 일 실시예에서, 제2 전자 스위치(SW2)가 MOS 트랜지스터이면, 이때 그것의 게이트는 제어 단자이고 제2 이력 전압 비교 회로(VC2)의 출력 단자와 연결되고; 그것의 소스 및 드레인은 각각 제3 전력 공급 유닛(430)(전류 제한기(CL)의 입력 단자) 및 제3 역방향 방지 연결 유닛(470)의 입력 단자(제3 다이오드(D3))와 연결된다.
보호 유닛(480)은 제3 이력 전압 비교 회로(VC3) 및 제3 전자 스위치(SW3)를 포함할 수 있으며, 제3 전자 스위치(SW3)는 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 기준 접지 사이에 연결되고, 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 입력 단자는 제1 역방향 방지 연결 유닛(450)의 출력 단자와 연결되고, 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 출력 단자는 제3 전자 스위치(SW3)의 제어 단자와 연결된다. 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 입력 단자는 보호 유닛(480)의 제1 입력 단자에 대응하고, 정류기 디바이스(120)의 출력 단자와 연결되는 제3 전자 스위치(SW3)의 단자는 보호 유닛(480)의 제2 입력 단자에 대응하고, 기준 접지와 연결되는 제3 전자 스위치(SW3)의 단자는 보호 유닛(480)의 출력 단자에 대응한다.
개시의 일 실시예에서, 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 입력 단자에서의 전압이 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 높을 때, 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 출력 단자는 제3 전자 스위치(SW3)를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여 과도한 전류 및 전압을 기준 접지로 방전하고 제1 전력 공급 유닛(410), 제2 전력 공급 유닛(420) 및 제3 전력 공급 유닛(430)이 전력을 수신하는 것을 정지한다. 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 입력 단자에서의 전압이 제6 전압 임계치(Vth6)보다 더 낮을 때, 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 출력 단자는 제3 전자 스위치(SW3)를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여 제1 전력 공급 유닛(410)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 하여, 제2 전력 공급 유닛(420) 및 제3 전력 공급 유닛(430)은 또한 제어 유닛(440)의 제어에 기초하여 전력을 나중에 수신할 수 있다. 제5 전압 임계치(Vth5)는 제6 전압 임계치(Vth6)보다 더 높다.
개시의 실시예에서, 제3 전자 스위치(SW3)가 MOS 트랜지스터이면, 이때 그것의 게이트는 제어 단자이고 제3 이력 전압 비교 회로(VC3)의 출력 단자와 연결되고; 그것의 소스 및 드레인은 각각 기준 접지 및 정류기 디바이스(120)의 출력과 연결된다.
도 5는 개시의 일 실시예에 따른 전력 공급 디바이스의 동작 흐름도를 도시한다. 도 5의 흐름도는 도 4에서의 전력 공급 디바이스의 구조를 참조하여 간단히 설명될 것이다. S5010에서, 모터가 시작되고 전력이 전력 공급 디바이스 내로 입력되기 시작한다. S5020에서, 전력 공급 디바이스의 보호 유닛(380)은 제1 역방향 방지 연결 유닛(450)의 출력 단자의 전압이 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 높은지를 연속적으로 결정한다. 전압이 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 높지 않은 것으로 결정되는 경우, 제1 전력 공급 유닛(210)은 S5040에서 전력을 수신하는 것을 시작하며; 그렇지 않으면, 전압이 제5 전압 임계치(Vth5)보다 더 높은 것으로 결정되는 경우, 보호 유닛(380)은 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 방지하여, 과도한 전류 및 전압으로 인한 전력 공급 디바이스에 대한 손상은 회피될 수 있다. 게다가, 제1 전력 공급 유닛(210), 제2 전력 공급 유닛(220) 및 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하지 않으면, 보호 유닛(380)은 제1 역방향 방지 연결 유닛(450)의 출력 단자에서의 전압을 연속적으로 감시한다. S5030에서, 제1 역방향 방지 연결 유닛(450)의 출력 단자의 전압이 제6 전압 임계치(Vth6)보다 더 낮으면, 보호 유닛(380)은 S5040에서 제1 전력 공급 유닛(210)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 한다. S5020 및 S5030은 전력 공급 디바이스의 전체 동작 프로세스 동안 연속적으로 구현되고, 그들이 S5040 내지 S5120 전 또는 후에 구현되지 않는다는 점이 주목되어야 한다.
S5050에서, 제1 제어 서브유닛(2401)은 그것의 제1 입력 단자에서의 전압이 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높은지를 결정하고, 전압이 제1 전압 임계치(Vth1)보다 더 높으면, 제1 제어 서브유닛(2401)은 S5060에서 제2 전력 공급 유닛(220)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 한다.
S5070에서, 제2 제어 서브유닛(2402)은 그것의 제1 입력 단자에서의 전압이 제2 전압 임계치(Vth2)보다 더 높은지를 결정하고, 전압이 제2 전압 임계치(Vth2)보다 더 높으면, 제2 제어 서브유닛(2402)은 S5080에서 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 한다.
게다가, 제2 전력 공급 유닛(220)가 전력을 수신하는 경우에, 제1 제어 서브유닛(2401)은 그것의 제1 입력 단자의 전압을 연속적으로 감시하며, 제1 제어 서브유닛(2401)은 S5090에서 전압이 제3 전압 임계치(Vth3)보다 더 낮은 것을 결정하면, 제1 제어 서브유닛(2401)은 S5100에서 제2 전력 공급 유닛(220)이 전력을 수신하는 것을 정지시킨다.
게다가, 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 경우에, 제2 제어 서브유닛(2402)은 그것의 제1 입력 단자에서의 전압을 연속적으로 감시하며, 제2 제어 서브유닛(2402)은 S5110에서 전압이 제4 전압 임계치(Vth4)보다 더 낮은 것을 결정하면, 제2 제어 서브유닛(2402)은 S5120에서 제3 전력 공급 유닛(230)이 전력을 수신하는 것을 정지시킨다.
도 6은 개시의 일 실시예에 따른 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스의 전력 공급 방법(600)의 흐름도를 도시한다. 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신한다. 전력 공급 방법(600)은 자체 전력공급 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스, 예를 들어, 상기 도 1 내지 도 4에 설명되는 전력 공급 디바이스에 적용될 수 있다. 전력 공급 방법(600)은 단계들(S610 내지 S630)을 포함한다. 단계(S610)에서, 전력 공급 디바이스는 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급한다. 단계(S620)에서, 전력 공급 디바이스는 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급한다. 단계(S630)에서, 전력 공급 디바이스는 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급한다. 상기 언급된 단계들은 임의의 적절한 하드웨어 또는 전력 공급 디바이스의 소프트웨어와 조합되는 하드웨어에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 디바이스는 상기 언급된 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛을 포함할 수 있다. 단계(S610)는 제1 전력 공급 유닛에 의해 수행될 수 있으며, 즉, 단계(S610)에서, 제1 전력 공급 유닛은 전력을 수신 및 저장하고 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급한다. 예를 들어, 단계(S620)는 상기 언급된 제2 전력 공급 유닛에 의해 수행될 수 있으며, 즉, 단계(S620)에서, 제2 전력 공급 유닛은 전력을 수신하고 전력을 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급한다. 예를 들어, 단계(S630)는 상기 언급된 제3 전력 공급 유닛에 의해 수행될 수 있으며, 즉, 단계(S630)에서, 제3 전력 공급 유닛은 전력을 수신 및 저장하고 전력을 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급한다. 게다가, 전력 공급 디바이스는 또한 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛 및 제3 전력 공급 유닛이 전력을 수신하는 순서를 제어하여, 전력은 처음에 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되며, 이러한 방식으로, 전력은 처음에 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급되고, 그 다음 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급되고 최종적으로 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급된다. 상기 언급된 타이밍 제어는 또한 임의의 적절한 하드웨어 또는 전력 공급 디바이스의 소프트웨어와 조합되는 하드웨어에 의해, 예를 들어, 전력 공급 디바이스에 포함되는 상기 언급된 제어 유닛에 의해 수행될 수 있다.
개시의 실시예의 전력 공급 방법에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전력 공급 유닛들이 전력을 수신하는 순서를 제어함으로써, 제1 전력 공급 유닛은 에너지 저장을 위한 가장 높은 우선순위를 제공받을 수 있어, 접지 고장 보호 기능은 작은 정격 전류의 경우에도 더 신속히(예를 들어, 1 초 내에) 시작되고 구현될 수 있다. 게다가, 제3 전력 공급 유닛은 전력을 수신하고 전력을 재폐쇄 디바이스에 공급할 수 있어, 자동 재폐쇄 기능은 또한 접지 고장 보호 기능을 구현하면서 고려된다.
이러한 개시에 설명되는 전체 하드웨어 컴퓨팅 디바이스 또는 그것의 구성요소들은 FPGA, ASIC, SoC, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 그것의 임의의 조합을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는, 다양한 적절한 하드웨어 수단에 의해 구현될 수 있다.
개시에 언급되는 회로들, 디바이스들, 장치, 장비 및 시스템들의 블록도들은 예시적 예들로서만 취해지고, 그들이 블록도들에 도시된 방식으로 연결, 배열 및 구성되어야 하는 것을 필요로 하거나 암시하도록 의도되지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 인식되는 바와 같이, 이러한 회로들, 디바이스들, 장치, 장비 및 시스템들은 원하는 목적이 달성될 수 있는 한 임의의 방식으로 연결, 배열 및 구성될 수 있다.
상기 특정 실시예들은 단지 예들이고 제한들이 아니며, 다양한 수정들, 조합들, 부분 조합들 및 치환들은 그들이 첨부된 청구항들 또는 그들의 균등물들의 범위 내에, 즉, 이러한 개시에 의해 보호될 청구항들의 범위 내에 있는 한, 디자인 요건들 및 다른 인자들에 따라 이러한 개시의 실시예들에 이루어질 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스로서, 상기 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 상기 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신하며, 상기 전력 공급 디바이스는,
    상기 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 상기 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하도록 구성되는 제1 전력 공급 유닛;
    상기 전력을 수신하고 전력을 상기 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급하도록 구성되는 제2 전력 공급 유닛;
    상기 전력을 수신 및 저장하고, 전력을 상기 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급하도록 구성되는 제3 전력 공급 유닛; 및
    상기 제1 전력 공급 유닛, 상기 제2 전력 공급 유닛 및 상기 제3 전력 공급 유닛이 상기 전력을 수신하는 순서를 제어하여, 상기 전력이 처음에 상기 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 상기 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 상기 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되게 하도록 구성되는 제어 유닛
    을 포함하는, 전력 공급 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 정류기 디바이스와 상기 제2 전력 공급 유닛 사이에 연결되는 제1 제어 서브유닛 - 상기 제1 제어 서브유닛의 제1 입력 단자는 상기 정류기 디바이스의 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 제어 서브유닛의 출력 단자는 상기 제2 전력 공급 유닛과 연결되고, 상기 제1 제어 서브유닛은 상기 제1 제어 서브유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제1 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 전력을 수신하는 것을 시작하도록 상기 제2 전력 공급 유닛을 제어함 - ; 및
    상기 정류기 디바이스와 상기 제3 전력 공급 유닛 사이에 연결되는 제2 제어 서브유닛 - 상기 제2 제어 서브유닛의 제1 입력 단자는 상기 정류기 디바이스의 출력 단자와 연결되고, 상기 제2 제어 서브유닛의 출력 단자는 상기 제3 전력 공급 유닛과 연결되고, 상기 제2 제어 서브유닛은 상기 제2 제어 서브유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제2 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 전력을 수신하는 것을 시작하도록 상기 제3 전력 공급 유닛을 제어함 - 를 포함하며,
    상기 제2 전압 임계치는 상기 제1 전압 임계치보다 더 높은, 전력 공급 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 제어 서브유닛은 상기 제1 제어 서브유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제3 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 전력을 수신하는 것을 정지하도록 상기 제2 전력 공급 유닛을 제어하고, 상기 제3 전압 임계치는 상기 제1 전압 임계치 이하이고;
    상기 제2 제어 서브유닛은 상기 제2 제어 서브유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제4 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 전력을 수신하는 것을 정지하도록 상기 제3 전력 공급 유닛을 제어하고, 상기 제4 전압 임계치는 상기 제2 전압 임계치 이하이고,
    상기 제4 전압 임계치는 상기 제3 전압 임계치보다 더 높은, 전력 공급 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 유닛은 제1 에너지 저장 서브유닛을 포함하고, 상기 제1 에너지 저장 서브유닛은 상기 전력을 저장하기 위해 상기 전력을 수신하고 상기 저장된 전력을 이용함으로써 전력을 상기 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하는, 전력 공급 디바이스.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전력 공급 유닛은 제1 전력 공급 서브유닛을 포함하고, 상기 제1 전력 공급 서브유닛은 상기 전력을 수신하고 상기 계산 및 제어 디바이스에 의해 요구되는 제1 출력 전압에서 전력을 상기 모터 보호기의 상기 계산 및 제어 디바이스에 공급하는, 전력 공급 디바이스.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 전력 공급 유닛은 제2 전력 공급 서브유닛 및 제2 에너지 저장 서브유닛을 포함하고,
    상기 제2 전력 공급 서브유닛은 상기 전력을 수신하고 상기 제2 에너지 저장 서브유닛에 의해 요구되는 제2 출력 전압에서 전력을 상기 제2 에너지 저장 서브유닛에 공급하고;
    상기 제2 에너지 저장 서브유닛은 상기 전력을 저장하기 위해 상기 제2 전력 공급 서브유닛에 의해 제공되는 전력을 수신하고, 상기 저장된 전력을 이용함으로써 전력을 상기 재폐쇄 디바이스에 공급하는, 전력 공급 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 전력 공급 유닛은 상기 제2 전력 공급 서브유닛과 상기 정류기 디바이스 사이에 연결되는 전류 제한 회로를 추가로 포함하여, 상기 정류기 디바이스로부터 상기 제2 전력 공급 서브유닛 내로 흐르는 전류는 제1 전류 임계치 이하인, 전력 공급 디바이스.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 역방향 방지 연결 유닛, 제2 역방향 방지 연결 유닛 및 제3 역방향 방지 연결 유닛을 추가로 포함하며,
    상기 제1 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자는 상기 정류기 디바이스의 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자는 제2 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자 및 제3 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자와 각각 연결되고;
    상기 제2 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자는 상기 제1 전력 공급 유닛과 연결되고;
    상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자는 상기 제1 제어 서브유닛의 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자 및 상기 제2 제어 서브유닛의 제1 입력 단자와 각각 연결되고, 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자는 상기 제2 제어 서브유닛의 제2 입력 단자와 연결되는, 전력 공급 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 보호 유닛을 추가로 포함하며,
    상기 보호 유닛의 제1 입력 단자는 상기 제1 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자와 연결되고, 상기 보호 유닛의 제2 입력 단자는 상기 정류기 디바이스의 출력 단자와 연결되고, 상기 보호 유닛의 출력 단자는 기준 접지와 연결되고, 상기 보호 유닛은 상기 보호 유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제5 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 제1 전력 공급 유닛, 상기 제2 전력 공급 유닛 및 상기 제3 전력 공급 유닛이 상기 전력을 수신하는 것을 정지할 수 있게 하고;
    상기 보호 유닛은 상기 보호 유닛의 제1 입력 단자에서의 전압이 제6 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 제1 전력 공급 유닛이 상기 전력을 수신하는 것을 시작할 수 있게 하고, 상기 제6 전압 임계치는 상기 제5 전압 임계치보다 더 낮은, 전력 공급 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 제어 서브유닛은 제1 이력 전압 비교 회로 및 제1 전자 스위치를 포함하며, 상기 제1 전자 스위치는 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자와 상기 제2 전력 공급 유닛 사이에 연결되고, 상기 제1 이력 전압 비교 회로의 입력 단자는 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자와 연결되고, 상기 제1 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제1 전자 스위치의 제어 단자와 연결되고;
    상기 제2 제어 서브유닛은 제2 이력 전압 비교 회로 및 제2 전자 스위치를 포함하며, 상기 제2 전자 스위치는 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자와 상기 제3 전력 공급 유닛 사이에 연결되고, 상기 제2 이력 전압 비교 회로의 입력 단자는 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자와 연결되고, 상기 제2 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제2 전자 스위치의 제어 단자와 연결되고;
    상기 제1 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제1 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제1 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 제1 전자 스위치를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제2 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 시작하고;
    상기 제1 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제1 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제3 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 제1 전자 스위치를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제2 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 정지하고;
    상기 제2 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제2 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제2 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 제2 전자 스위치를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제3 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 시작하고;
    상기 제2 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제2 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제4 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 제2 전자 스위치를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제3 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 정지하는, 전력 공급 디바이스.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장 서브유닛은 커패시터인, 전력 공급 디바이스.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급 서브유닛은 벅 회로인, 전력 공급 디바이스.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전력 공급 서브유닛은 부스트 회로이고, 상기 제2 에너지 저장 서브유닛은 커패시터인, 전력 공급 디바이스.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 역방향 방지 연결 유닛, 상기 제2 역방향 방지 연결 유닛 및 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛은 각각 다이오드들이고, 상기 제1 역방향 방지 연결 유닛, 상기 제2 역방향 방지 연결 유닛 및 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 입력 단자들은 각각 상기 다이오드들의 애노드들이고, 상기 제1 역방향 방지 연결 유닛, 상기 제2 역방향 방지 연결 유닛 및 상기 제3 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자들은 각각 상기 다이오드들의 캐소드들인, 전력 공급 디바이스.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 보호 유닛은 제3 이력 전압 비교 회로 및 제3 전자 스위치를 포함하며, 상기 제3 전자 스위치는 상기 정류기 디바이스의 출력 단자와 상기 기준 접지 사이에 연결되고, 상기 제3 이력 전압 비교 회로의 입력 단자는 상기 제1 역방향 방지 연결 유닛의 출력 단자와 연결되고, 상기 제3 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제3 전자 스위치의 제어 단자와 연결되고;
    상기 제3 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제3 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제5 전압 임계치보다 더 높을 때 상기 제3 전자 스위치를 폐쇄하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제1 전력 공급 유닛, 상기 제2 전력 공급 유닛 및 상기 제3 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 정지하고;
    상기 제3 이력 전압 비교 회로의 출력 단자는 상기 제3 이력 전압 비교 회로의 입력 단자에서의 전압이 상기 제6 전압 임계치보다 더 낮을 때 상기 제3 전자 스위치를 개방하기 위해 제어 신호를 출력하여, 상기 제1 전력 공급 유닛은 상기 전력을 수신하는 것을 시작하는, 전력 공급 디바이스.
  16. 모터 보호기를 위한 전력 공급 디바이스의 전력 공급 방법으로서, 상기 모터 보호기는 전력 공급 코일을 통해 모터의 전력 공급 라인에서 교류를 유도하고 정류기 디바이스를 이용하여 상기 유도된 교류를 직류로 변환함으로써 전력을 수신하며, 상기 전력 공급 디바이스는 제1 전력 공급 유닛, 제2 전력 공급 유닛, 제3 전력 공급 유닛 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 전력 공급 방법은,
    상기 제1 전력 공급 유닛에 의해, 상기 전력을 수신 및 저장하고 전력을 모터 보호기의 트리핑 디바이스에 공급하는 단계;
    상기 제2 전력 공급 유닛에 의해, 상기 전력을 수신하고 전력을 상기 모터 보호기의 계산 및 제어 디바이스에 공급하는 단계;
    상기 제3 전력 공급 유닛에 의해, 상기 전력을 수신 및 저장하고 전력을 상기 모터 보호기의 재폐쇄 디바이스에 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 제1 전력 공급 유닛, 상기 제2 전력 공급 유닛 및 상기 제3 전력 공급 유닛이 상기 전력을 수신하는 순서를 제어하여, 상기 전력은 처음에 상기 제1 전력 공급 유닛에 의해 수신되고, 그 다음 상기 제2 전력 공급 유닛에 의해 수신되고 최종적으로 상기 제3 전력 공급 유닛에 의해 수신되는, 전력 공급 방법.
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