WO2010110604A2 - 전력 조절기 및 원격 전력 제어 장치 - Google Patents

전력 조절기 및 원격 전력 제어 장치 Download PDF

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remote
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이상철
김영식
배종식
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • G—PHYSICS
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    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/10—Power supply of remote control devices

Definitions

  • the present invention relates to a power regulator and a remote power control device, and more particularly to a remote power control device for controlling power remotely.
  • a method for supplying stable power to a load has been proposed.
  • a coil is usually wound to a desired voltage, or a plurality of output taps are provided to output various voltages.
  • a plurality of taps may be placed on a secondary winding (usually, the number of turns is not fixed) that is excited in the primary winding (usually, the number of turns is fixed) to output various levels of voltage.
  • a secondary winding usually, the number of turns is not fixed
  • the primary winding usually, the number of turns is fixed
  • the present invention is to solve the problems posed by the prior art, a remote control device that selects a voltage by changing both the number of primary windings and the number of secondary windings, thereby enabling fine and precise power control remotely
  • the purpose is to provide.
  • the present invention provides a remote control device that enables the power control more suitable for the application site based on the data collection and the collected data by using a remote monitoring function for monitoring the voltage and current of the primary power supply unit.
  • a remote control device that enables the power control more suitable for the application site based on the data collection and the collected data by using a remote monitoring function for monitoring the voltage and current of the primary power supply unit.
  • the power regulator according to the present invention is a power input line, a primary winding connected to the power input line and enclosing an iron core, a secondary winding at least partially in common with the primary winding, the primary At least one tap connected to a predetermined point of a winding to specify the number of turns of both the primary winding and the secondary winding, one end of each of which is connected to the at least one tab and the other end of which is connected to a common line; At least one switching means for varying the number of turns of both the secondary winding and the secondary winding, and an output line for outputting power generated in the secondary winding excited by the primary winding; The winding number of both the primary winding and the secondary winding is determined as one of the switching means is closed.
  • the power regulator has a tap connected to the switching means that is closed when the number of turns of the primary winding is greater than the number of turns of the secondary winding and the at least one tap is connected in turn from the bottom of the primary winding. The closer to the lower end of the primary winding can output a greater power.
  • the switching means may include at least one of a triac (TRIAC) and a semiconductor relay (SSR).
  • TRIAC triac
  • SSR semiconductor relay
  • the remote power control apparatus is connected to at least one of the power regulator, the power input line and the power output line of the power regulator sensor unit for sensing at least one of the input power and output power, and the sensor And a controller configured to compare the power sensed from the unit with a preset value and change the output power of the power regulator with reference to the comparison result.
  • the sensor unit may sense a current or voltage applied to at least one of the power input line and the power output line.
  • the controller may change the output power of the power regulator by switching the state of any one of at least one switching means of the power regulator.
  • the controller may lower the output voltage when the power sensed by the sensor unit is greater than a preset value, and increase the output voltage when the power sensed by the sensor unit is smaller than a preset value.
  • the controller may maintain a constant output power of the power regulator for a predetermined time required for starting the load connected to the power output line.
  • the controller may maintain the output power of the power regulator at the changed output power for a predetermined time after the output power of the power regulator is changed.
  • the remote power control device may further include a communication unit configured to transmit information about the input power or the output power sensed by the sensor unit to the outside, and to receive information about the change of the output power of the power regulator from the outside. can do.
  • the remote power control device may further include a remote monitoring controller for remotely controlling the output power of the power regulator based on a user input.
  • the remote power control device may further include a display unit displaying information transmitted from the communication unit.
  • another effect of the present invention is to use the remote monitoring function for monitoring the voltage and current of the primary power supply unit based on the data collection and the collected data, so that the remote control to enable more suitable for the application site It provides a control apparatus.
  • another effect of the present invention is to provide a power regulator that converts both the primary winding number and the secondary winding number, thereby converting the fine and precise voltage to output the voltage.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of a remote power control apparatus for controlling power remotely according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged circuit diagram of only a power regulator for adjusting power in the remote power control device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when the first switch S1 is closed in the power regulator of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the second switch S2 is closed in the power regulator of FIG. 2.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram when the third switch S3 is closed in the power regulator of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of remotely controlling power by monitoring primary power in accordance with an embodiment of the present invention.
  • control unit 120 control unit
  • the remote power control device of the circuit block diagram includes a power supply unit 100, a sensor unit 110, a control unit 120, a power regulator 130, a first transceiver 140, a second transceiver 150, and a remote monitoring. It is configured to include a controller 160, a load 170 and the like. These components are described as follows.
  • the power supply unit 100 is a power input terminal, and supplies power to each component, for example, the control unit 120 and the power regulator 130.
  • the power supply unit 100 uses AC power coming from the power line.
  • the electricity transmitted from the distribution substation (secondary substation) is lowered to the low voltage of the distribution through a transformer, and is then sent to a building or a factory, or to a column transformer through a distribution line. Again, the voltage is reduced to, for example, about 220 to 380 volts to supply the home. Therefore, the power supplied to the power supply unit 100 of the present invention may be a commercial power source generally used. However, this is for illustrative purposes and the present invention is not limited thereto.
  • the sensor unit 110 is positioned between the power supply unit 100 and the power regulator 130 to sense a current flowing from the power supply unit 100 toward the power regulator 130. That is, the sensor unit is provided with a current sensor. Of course, it is also possible to sense the voltage by placing the voltage sensor 111 without sensing the current. Therefore, the sensor unit 110 detects current or voltage, or simultaneously detects current and voltage and transmits the detected value to the controller 120.
  • the power input to the power regulator 130 has been described in the drawings, but it is also possible to sense the power output from the power regulator 130. Of course, at this time, it is also possible to detect current or voltage, or to simultaneously detect current and voltage.
  • a sensor unit 110 that can sense both the input and output of the power regulator 130.
  • the controller 120 is usually composed of a microprocessor and various memory devices. Thus, it processes and exchanges signals and data with components within the remote power control device. To this end, data and programs are stored, and an algorithm for remote power control is executed.
  • the controller 120 receives data regarding the current or voltage sensed from the sensor unit 110, compares the data with the set data, and when the measured current or voltage is higher or lower than the preset value.
  • the power is controlled by transmitting a control signal to the power regulator 130 and transmits the information regarding the above control process to the second transceiver 150 through the first transceiver 140. This power adjustment process will be described later with reference to the flowchart shown in FIG. 6.
  • the power regulator 130 receives a command from the controller 120, and increases or decreases the voltage to provide stable power to the load 170.
  • the power regulator 130 may receive power from the power supply unit 100.
  • FIG. 2 a circuit diagram for performing a process of boosting or depressurizing a voltage is shown in FIG. 2. This will be described later with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the first transceiver 140, the second transceiver 150, and the remote monitoring controller 160 are configured for remote control.
  • the first transmitter 140 and the second receiver 150 may use wired communication such as a wired LAN or RS-485 for transmitting or receiving data and signals, and may include Bluetooth, wireless LAN, and Wibree.
  • Wireless communication such as infrared communication, may be used.
  • the first transceiver 140 receives data regarding the current or voltage sensed by the controller 120 and transmits the data to the second transceiver 150 or a value set by the user from the remote monitoring controller 160. Information such as a change value is received from the second transceiver 150.
  • the remote monitoring controller 160 provides a user with information about whether the power control is being stably performed in real time based on the information transmitted from the controller 120. To this end, the remote monitoring control unit 160 is also provided with a microprocessor and a memory, where data and programs are stored, through which a remote monitoring algorithm is executed.
  • a display device may be attached for the user's convenience.
  • the input device may be provided to change based on the transmitted data.
  • the remote monitoring controller 160 is provided with a second transmission / reception unit 150 to transmit or receive information such as data and signals to or from the first transmission unit 140.
  • FIG. 2 is an enlarged circuit diagram of only a power regulator for adjusting power in the remote power control device of FIG. 1.
  • the power regulator includes a winding 131, a first tap 132, a second tap 133, a third tap 134, a first switch 136, a second switch 137, and a third switch 138. And the like.
  • a primary winding and a secondary winding are usually wound on one iron core, and tabs are installed at a predetermined length in the primary winding, and the secondary winding is formed by the tap.
  • the first tab 132, the second tab 133, and the third tab 134 are respectively primary
  • the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 are connected to the predetermined points of the windings, and the switches are connected to the common line 183 to correspond to each of the taps.
  • the switches S1, S2, and S3 may be implemented by, for example, a circuit such as a relay, a TRIAC, an SCR, an IC, and the like so as to operate a switching operation.
  • the voltage applied to the primary winding number N1 becomes V1
  • FIG. 4. 4 is an equivalent circuit diagram when the second switch S2 is closed in the power regulator of FIG. 2. That is, when the second switch S2 connected to the second tab 133 is closed, the second tap 133 is connected to the common line 183, and thus, the primary winding number N3 and the secondary winding number ( N4) is generated.
  • V1 and V2 are different from voltages applied to the first tap 132 when the first switch S1 described above is closed. As shown, since the number of turns is different, the voltage input to it is different and the voltage output is different. Of course, in the case of the third switch S3 and the third tap 132 which will be described later, the input voltage and the output voltage are different.
  • the secondary winding number N4 is configured in proportion to the primary winding number N3, and the secondary winding number N4 is excited by the primary winding number N3, thereby generating an output voltage V2.
  • a diagram showing this is shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram when the third switch S3 is closed in the power regulator of FIG. 2. That is, when the third switch S3 connected to the third tap 134 is closed, the third tap 134 is connected to the common line 183, and thus, the primary winding number N5 and the secondary winding number ( N6) is generated.
  • the voltage applied to the primary winding number N5 becomes V1
  • each winding number split ratio becomes 1: 7: 1: 1, and when the switches S1, S2, and S3 are closed, the winding ratio is as follows. Same as
  • the secondary voltage is as shown in the following equation.
  • Secondary voltage primary voltage * secondary windings / primary windings
  • the largest power that is, voltage or power; used interchangeably herein
  • the second switch S2 when the second switch S2 is closed, the secondary Less power is delivered to the windings, and less power is delivered to the two-side windings when the third switch S3 is closed.
  • the present invention is capable of finer power adjustment since both the number of primary windings and the number of secondary windings are changed. That is, as described above, the winding ratio is precise and fine, such as 0.88, 0.87.
  • the secondary winding should be accurately wound. For example, in order to achieve a ratio of 0.88, the secondary winding must be wound to the number of secondary windings 8.8 to the primary winding number 10, which is difficult to manufacture and requires excessively fine work.
  • the present invention is composed of three taps and three switches connected thereto, this is for understanding the present invention, and it is also possible to configure more taps and switches.
  • FIGS. 6 and 1. 6 is a flowchart illustrating a process of remotely controlling power by monitoring primary power in accordance with an embodiment of the present invention.
  • step S600 there is an initialization process (step S600), after which the control unit 120 of FIG. 1 maintains the rated power for a predetermined time, that is, the power coming from the power supply unit 100 of FIG. Time)) (step S610).
  • the controller 120 of FIG. 1 determines whether the sensed input power is greater than the rated power (step S620).
  • step S620 if the input power is greater than the rated power, the control unit 120 transmits a control signal for lowering the output power to the power regulator 130 to change the output power (step S621), and the changed power for a predetermined time (this The second predetermined time is maintained (step S622). After that, step S620 is repeated again.
  • step S620 determines whether the input power is smaller than the rated power.
  • step S631 if the input power is less than the rated power, the control unit 120 transmits a control signal for increasing the output power to the power regulator 130 to change the output power (step S631), and the rising and changing power to the second constant. It is maintained for a time (step S622). After that, step S620 is repeated again.
  • step S630 if it is determined in step S630 that the input power is not smaller than the rated power, the input power is maintained as the output power for a predetermined time (this is called the third predetermined time) (step S640). That is, the output power is applied to the load 170 without changing the input power.

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Abstract

본 발명에 따르면, 전력 입력선(181), 전력 입력선(181)에 연결되고 철심을 감싸는 1차 권선, 1차 권선과 적어도 일부가 공통되는 2차 권선, 1차 권선 중 소정의 지점에 연결되어 1차 권선 및 2차 권선 둘 다의 권선수를 특정하는 적어도 하나의 탭(132, 133, 134), 일단이 적어도 하나의 탭(132, 133, 134)에 각각 연결되고 타단이 공통선(183)에 연결되어 1차 권선 및 2차 권선 둘 다의 권선수를 변경시키는 적어도 하나의 스위칭 수단(S1, S2, S3), 및 1차 권선에 의해 여자되는 2차 권선에서 발생한 전력을 출력하는 출력선(182)을 포함하고, 적어도 하나의 스위칭 수단(S1, S2, S3) 중 어느 하나가 클로즈됨에 따라 1차 권선 및 2차 권선 둘 다의 권선수가 결정되는 것을 특징으로 하는 전력 조절기(130)가 제공된다.

Description

전력 조절기 및 원격 전력 제어 장치
본 발명은 전력 조절기 및 원격 전력 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 원격으로 전력을 제어하는 원격 전력 제어 장치에 대한 것이다.
가정이나 산업 현장에 공급되는 전원의 경우, 부하량 혹은 외부 환경의 변화에 따라 불안정한 요소가 많다. 이와 같은 상황에 대응하여 부하에 안정적인 전력을 공급하기 위한 방식이 제안되고 있는데, 이 경우 보통 원하는 전압에 맞도록 코일을 감도록 하고, 혹은 여러 개의 출력 탭을 두어 다양한 전압을 출력하도록 되어 있다.
예를 들면, 1차 권선(보통, 권선수가 고정됨)에 여자되는 2차 권선(보통, 권선수가 고정되지 않음)에 복수의 탭(a, b, c 등)을 두어 다양한 레벨의 전압을 출력할 수 있도록 하는 방식을 들 수 있다.
이 경우, 1차 권선에 220V의 전압이 인가될 때, 2차 권선의 각각의 탭이 5V씩 감압하도록 설계되었다면, 제1 탭(a)으로부터 200V, 제2 탭(b)으로부터 205V, 제3 탭(c)으로부터는 210V의 전압을 출력단으로 출력할 수 있다. 즉, 편차가 큰 이산된 출력 전압이 선택적으로 출력되는 것이다. 따라서, 이러한 종래 방식으로는 사용자가 원하는 만큼의 정밀하고 세밀한 전압 조정을 제공하고 있지 못하고 있다.
또한, 이러한 종래의 방식에 의하면, 옥외, 고층, 위험한 장소 등 사용자가 쉽게 접근하기 힘든 곳에 전력 제어 장치의 설치가 요구되는 상황에서는 안정적으로 전력 제어를 하기 힘들다. 더욱이, 전력 제어가 비정상적으로 동작되고 있는 상황이라면 사용자가 이를 감시하고 제어하지 못하는 단점이 있었다.
본 발명은 종래 기술에 의해 제기된 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 1차 권선수 및 2차 권선수 둘 다를 변경하여 전압을 선택하고, 이를 통하여 원격으로 세밀하고 정밀한 전력 제어를 가능하게 하는 원격 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1차 전원부의 전압 및 전류 등을 감시하는 원격 감시 기능을 이용하여 자료 수집 및 이 수집된 자료에 근거하여 적용 장소에 더 적합한 전력 제어를 가능하게 하는 원격 제어 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1차 권선수 및 2차 권선수 둘 다를 변경하여, 전압이 출력되게 하는 세밀하고 정밀한 전압을 변환하는 전력 조절기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력 조절기는 전력 입력선, 상기 전력 입력선에 연결되고 철심을 감싸는 1차 권선, 상기 1차 권선과 적어도 일부가 공통되는 2차 권선, 상기 1차 권선 중 소정의 지점에 연결되어 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수를 특정하는 적어도 하나의 탭, 일단이 상기 적어도 하나의 탭에 각각 연결되고 타단이 공통선에 연결되어 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수를 변경시키는 적어도 하나의 스위칭 수단, 및 상기 1차 권선에 의해 여자되는 상기 2차 권선에서 발생한 전력을 출력하는 출력선을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스위칭 수단 중 어느 하나가 클로즈됨에 따라 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수가 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 조절기는, 상기 1차 권선의 권선수가 상기 2차 권선의 권선수보다 크고, 상기 적어도 하나의 탭은 상기 1차 권선의 하단으로부터 차례로 연결되어 있는 경우에, 클로즈되는 스위칭 수단에 연결된 탭이 상기 1차 권선의 하단에 가까울수록 큰 전력을 출력할 수 있다.
상기 스위칭 수단은 트라이악(TRIAC) 및 반도체 릴레이(SSR) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 원격 전력 제어 장치는, 상기 전력 조절기, 상기 전력 조절기의 전력 입력선 및 전력 출력선 중 적어도 하나에 연결되어 입력 전력 및 출력 전력 중 적어도 하나를 센싱하는 센서부, 및 상기 센서부로부터 센싱된 전력을 기설정된 값과 비교하고, 상기 비교 결과를 참조로 하여 상기 전력 조절기의 출력 전력을 변경시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 상기 전력 입력선 및 상기 전력 출력선 중 적어도 하나에 인가되는 전류 또는 전압을 센싱할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전력 조절기의 적어도 하나의 스위칭 수단 중 어느 하나의 상태를 전환시킴으로써 상기 전력 조절기의 출력 전력을 변경시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서부로부터 센싱된 전력이 기설정된 값보다 크면 상기 출력 전압을 낮추고, 상기 센서부로부터 센싱된 전력이 기설정된 값보다 작으면 상기 출력 전압을 높일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전력 출력선에 연결되는 부하의 시동에 필요한 소정의 시간 동안 상기 전력 조절기의 출력 전력을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전력 조절기의 출력 전력이 변경된 이후 소정의 시간 동안 상기 전력 조절기의 출력 전력을 상기 변경된 출력 전력으로 일정하게 유지할 수 있다.
상기 원격 전력 제어 장치는, 상기 센서부에 의해 센싱된 상기 입력 전력 또는 상기 출력 전력에 대한 정보를 외부로 전송하고, 상기 전력 조절기의 출력 전력의 변경에 관한 정보를 외부로부터 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 원격 전력 제어 장치는, 사용자의 입력에 기초하여 상기 전력 조절기의 출력 전력을 원격으로 제어하는 원격 감시 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 원격 전력 제어 장치는, 상기 통신부로부터 전송된 정보를 디스플레이하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 1차 권선수 및 2차 권선수 둘 다를 변경하여 전압을 선택하고, 이를 통하여 원격으로 세밀하고 정밀한 전력 제어를 가능하게 하는 원격 제어 장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는, 1차 전원부의 전압 및 전류 등을 감시하는 원격 감시 기능을 이용하여 자료 수집 및 이 수집된 자료에 근거하므로, 적용 장소에 더 적합하게 전력 제어를 가능하게 하는 원격 제어 장치를 제공함을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는, 1차 권선수 및 2차 권선수 둘 다를 변경하여, 전압이 출력되게 하는 세밀하고 정밀한 전압을 변환하는 전력 조절기를 제공함을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격으로 전력을 제어하기 위한 원격 전력 제어 장치의 회로 블럭도이다.
도 2는 도 1의 원격 전력 제어 장치에서 전력을 조절하기 위한 전력 조절기만을 확대한 회로도이다.
도 3은 도 2의 전력 조절기에서 제1 스위치(S1)를 닫은 경우 등가 회로도이다.
도 4는 도 2의 전력 조절기에서 제2 스위치(S2)를 닫은 경우 등가 회로도이다.
도 5는 도 2의 전력 조절기에서 제3 스위치(S3)를 닫은 경우 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 1차측 전력을 감시하여 원격으로 전력을 제어하는 과정을 나타내는 순서도이다.
<주요 도면의 부호에 대한 설명>
100: 전원부
110: 센서부
120: 제어부
130: 전력 조절기
131: 권선
132: 제1 탭
133: 제2 탭
134: 제3 탭
S1: 제1 스위치
S2: 제2 스위치
S3: 제3 스위치
140: 제1 송수신부
150: 제2 송수신부
160: 원격 감시 제어부
170: 부하
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격으로 전력을 제어하기 위한 원격 전력 제어 장치의 회로 블럭도이다. 이 회로 블럭도의 원격 전력 제어 장치는 전원부(100), 센서부(110), 제어부(120), 전력 조절기(130), 제1 송수신부(140), 제2 송수신부(150), 원격 감시 제어부(160), 부하(170) 등을 포함하여 구성된다. 이들 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
전원부(100)는 전력 입력단으로서, 각 구성요소인, 예를 들면 제어부(120), 전력 조절기(130) 등에 전력을 공급한다. 일반적으로, 전원부(100)는 전력선으로부터 들어오는 교류 전원을 사용한다. 일반적으로, 배전용 변전소(2차 변전소)로부터 전달된 전기는 변압기를 통하여 배전용 저압으로 낮추어져 빌딩이나 공장 등으로 전기를 보내지거나 배전 선로를 통해 주상 변압기로 보내지게 되는데, 이 경우 주상 변압기에서 다시 전압을 예를 들면 약 220 ~ 380V로 낮추어 가정에 공급하게 된다. 따라서, 본 발명의 전원부(100)에 공급되는 전력은 일반적으로 사용되는 상용 전원일 수 있다. 그러나, 이는 예시를 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
센서부(110)는 전원부(100)와 전력 조절기(130) 사이에 위치되어, 전원부(100)로부터 전력 조절기(130)쪽으로 흘러 들어가는 전류를 센싱한다. 즉, 센서부에는 전류 센서가 구비된다. 물론, 전류를 센싱하지 않고, 전압 센서부(111)를 두어, 전압을 감지하는 것도 가능하다. 따라서, 센서부(110)는 전류나 전압을 검출하거나, 또는 전류와 전압을 동시에 검출하여 그 검출값을 제어부(120)에 전송한다.
물론, 본 발명에서는 이해의 편의를 위해, 도면상에서 전력 조절기(130)에 입력되는 전력을 센싱하는 것을 설명하였으나, 전력 조절기(130)에서 출력되는 전력을 센싱하는 것도 가능하다. 물론, 이때에도 전류나 전압을 검출하거나, 또는 전류와 전압을 동시에 검출하는 것도 가능하다.
또한, 전력 조절기(130)의 입력과 출력 모두를 센싱할 수 있는 센서부(110)를 구성하는 것도 가능하다.
제어부(120)는 보통 마이크로프로세서 및 여러 메모리 소자 등으로 구성되어 있다. 따라서, 원격 전력 제어 장치 내의 구성요소 들과 신호 및 데이터를 처리하고, 이를 교환한다. 이를 위해, 데이터 및 프로그램 등이 저장되어, 원격 전력 제어를 위한 알고리즘이 실행된다.
즉, 제어부(120)는 센서부(110)로부터 센싱된 전류 또는 전압에 관한 데이터를 수신 받아, 이 데이터를 설정되어 있는 데이터와 비교하여, 측정된 전류 또는 전압이 기설정된 값보다 높거나 낮으면 전력 조절기(130)에 제어 신호를 전송하여 전력을 제어하며, 위와 같은 제어 과정에 관한 정보를 제1 송수신부(140)를 통해 제2 송수신부(150)에 전송한다. 이러한 전력 조절과정에 대하여는 도 6에 도시된 순서도를 참조하여 후술하기로 한다.
전력 조절기(130)는 제어부(120)로부터 명령을 받아, 전압을 승압 또는 감압하여 부하(170) 측에 안정적인 전력을 제공하는 역할을 한다. 물론, 전력 조절기(130)는 전원부(100)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이와 같이, 전압을 승압 또는 감압하는 과정을 수행하기 위한 회로도가 도 2에 도시된다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
다시, 도 1의 구성을 설명하면, 원격 제어를 위하여, 제1 송수신부(140)와, 제2 송수신부(150), 원격 감시 제어부(160)가 구성된다. 제1 송신부(140)와 제2 수신부(150)는 데이터 및 신호를 전송하거나 수신하기 위해, 유선 LAN 또는 RS-485 등과 같은 유선 통신을 이용하는 것도 가능하고, 블루투스, 무선 LAN, 와이브리(wibree), 적외선 통신 등과 같은 무선 통신을 이용할 수 있다.
따라서, 제1 송수신부(140)는 제어부(120)로부터 센싱된 전류 또는 전압에 관한 데이터를 받아 이를 제2 송수신부(150)에 전송하거나, 원격 감시 제어부(160)로부터 사용자가 설정한 값 또는 변경값 등의 정보를 제2 송수신부(150)로부터 전송 받는다.
원격 감시 제어부(160)는 제어부(120)가 전송해 온 정보를 바탕으로 전력 제어가 안정적으로 진행되고 있는지에 관한 정보를 사용자에게 실시간으로 제공하는 역할을 한다. 이를 위하여, 원격 감시 제어부(160)에도 마이크로프로세서 및 메모리 등이 구비되어, 데이터 및 프로그램이 저장되며, 이를 통해 원격 감시 알고리즘이 실행된다.
또한, 사용자의 편의를 위해 표시 장치가 부착될 수 있다. 물론, 전송된 데이터를 바탕으로 변경할 수 있도록 입력 장치가 구비될 수 있다. 이와 함께, 원격 감시 제어부(160)에는 제2 송수신부(150)가 구비되어, 데이터 및 신호 등의 정보를 제1 송신부(140)에 전송하거나, 이로부터 전송 받는다.
도 2는 도 1의 원격 전력 제어 장치에서 전력을 조절하기 위한 전력 조절기만을 확대한 회로도이다. 전력 조절기에는, 권선(131), 제1 탭(132), 제2 탭(133), 제3 탭(134), 제1 스위치(136), 제2 스위치(137), 제3 스위치(138) 등이 구성된다. 물론, 이외에도, 권선(131)에 연결된 입력선(181), 출력선(182), 공통선(183)이 있으나, 이들 구성요소는 이미 알려져 있으므로, 이들에 대한 설명은 더 이상 하지 않기로 한다.
이제, 이 전력 조절기의 동작을 설명하기로 한다. 오토 트랜스포머의 경우, 보통 1차 권선과 2차 권선이 하나의 철심에 감겨 있으며, 1차 권선에서 소정의 길이로 탭이 설치되는데, 이러한 탭에 의하여 2차 권선이 형성된다.
따라서, 본 발명의 경우, 1차 권선 및 2차 권선 둘 다의 권선수를 변경할 수 있도록 하기 위해, 제1 탭(132), 제2 탭(133), 제3 탭(134)은 각각 1차 권선의 서로 다른 소정의 지점에 연결되고, 이들 각 탭에 대응하게 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3)가 연결되며, 이들 스위치는 공통선(183)에 연결된다. 물론, 스위치(S1, S2, S3)는 스위칭 동작할 수 있도록, 가령 릴레이, TRIAC, SCR, IC 와 같은 회로 등에 의하여 구현될 수 있다.
이제, 스위치(S1, S2, S3)가 공통선(183)에 연결되는 경우, 등가 회로도를 보기로 한다. 우선, 제1 스위치(S1)가 닫힌 경우의 예가 도 3에 도시된다. 즉, 제1 탭(132)에 연결된 제1 스위치(S1)가 닫히면, 제1 탭(132)은 공통선(183)에 연결되고, 따라서, 1차 권선수(N1)와 2차 권선수(N2)가 생성된다.
물론, 이 경우, 1 차 권선수(N1)에 걸린 전압은 V1이 되고, 2차 권선수(N2)에 걸리는 전압은 V2=V1*N2/N1이 된다. 즉 1차 권선수(N1)에 비례하게 2차 권선수(N2)가 구성되고, 1차 권선수(N1)에 의해 2차 권선수(N2)가 여자되어, 출력 전압 V2가 생성된다.
다음으로, 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 물론, 도 4는 도 2의 전력 조절기에서 제2 스위치(S2)를 닫은 경우 등가 회로도이다. 즉, 제2 탭(133)에 연결된 제2 스위치(S2)가 닫히면, 제2 탭(133)은 공통선(183)에 연결되고, 따라서, 1차 권선수(N3)와 2차 권선수(N4)가 생성된다.
물론, 이 경우, 1 차 권선수(N3)에 걸린 전압은 V1이 되고, 2차 권선수(N4)에 걸리는 전압은 V2=V1*N4/N3이 된다.
여기서, V1과 V2는 앞서 기술된 제1 스위치(S1)가 닫힐 때, 제1 탭(132)에 걸린 전압과 다르다. 도시된 바와 같이, 권선수 길이가 각기 다르므로, 여기에 입력되는 전압도 다르고, 출력되는 전압도 다르다. 물론, 다음에 설명할 제3 스위치(S3)와 제3 탭(132)의 경우에도 입력되는 전압, 출력되는 전압 모두 다르게 된다.
따라서, 1차 권선수(N3)에 비례하게 2차 권선수(N4)가 구성되고, 1차 권선수(N3)에 의해 2차 권선수(N4)가 여자되어, 출력 전압 V2가 생성된다. 이를 보여주는 도면이 도 4에 도시된다.
마지막으로, 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 물론, 도 5는 도 2의 전력 조절기에서 제3 스위치(S3)를 닫은 경우 등가 회로도이다. 즉, 제3 탭(134)에 연결된 제3 스위치(S3)가 닫히면, 제3 탭(134)은 공통선(183)에 연결되고, 따라서, 1차 권선수(N5)와 2차 권선수(N6)가 생성된다.
물론, 이 경우, 1 차 권선수(N5)에 걸린 전압은 V1이 되고, 2차 권선수(N6)에 걸리는 전압은 V2=V1*N6/N5이 된다.
도 2와 도 3 내지 도 5를 참조하여, 부연하여 설명하면, 각 권선수 분할 비율이 1:7:1:1가 되고, 각 스위치(S1, S2, S3)가 닫혔을 때 권선수비는 다음과 같다.
1) 제1 스위치(S1)가 닫혔을 때: 1차 권선 대 2차 권선비=N2/N1
2) 제2 스위치(S2)가 닫혔을 때: 1차 권선 대 2차 권선비=N4/N3
3) 제3 스위치(S3)가 닫혔을 때: 1차 권선 대 2차 권선비=N6/N5
따라서, N2/N1:N4/N3:N6/N5는 순서대로 9/10:8/9:7/8 = 0.9:0.88:0.87이 된다. 그러므로 다음과 같이 표현될 수 있다. N2/N1 > N4/N3 > N6/N5와 같다.
2차 전압은 다음의 수학식과 같다.
<수학식 1>
2차 전압 = 1차 전압 * 2차 권선수/1차 권선수
즉, 제1 스위치(S1)가 닫혔을 때 2차 권선에 가장 큰 전력(즉, 전압 또는 전력; 본 명세서에서는 혼용되어 사용되고 있음)이 전달되고, 제2 스위치(S2)가 닫혔을 때 2차 권선에 좀 더 적은 전력이 전달되며, 제3 스위치(S3)가 닫혔을 때 2 측 권선에 가장 적은 전력이 전달된다.
따라서, 종래의 전력 조절기에서 2차 권선수만을 변경하는 것과 달리, 본 발명은 1차 권선수와 2차 권선수가 모두 변경되므로, 보다 세밀한 전력 조정이 가능하다. 즉, 위에서 설명한 바와 같이, 권선수비가 0.88, 0.87 등과 같이 정밀하고 세밀하게 되는 것이다. 이와 달리 종래 기술 방식에 의할 경우에는, 위와 동일한 1차 권선수 비율로 위와 같은 2차 전압 비율에 맞는 제품을 만들고자 할 때 2차 권선수를 정확하게 권선하여야 한다. 예를 들어, 0.88의 비율을 얻기 위해 2차 권선을 1차 권선수 10 대비 2차 권선수 8.8에 해당하는 정도로 감아야 하는데, 이는 제작하기 어렵고 지나치게 세밀한 작업을 요구한다.
본 발명은 3개 탭과 이에 연결되는 각 3개의 스위치로 구성하였으나, 이는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 더 많은 탭과 스위치로 구성하는 것도 가능하다.
다음으로, 이러한 전력을 변경하는 과정을 도 6과 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 1차측 전력을 감시하여 원격으로 전력을 제어하는 과정을 나타내는 순서도이다.
우리 주변에는, 예를 들면 모터를 이용한 부하 혹은 램프 등, 초기 시동 시 필요로 하는 전력 조건과 초기 시동 완료 후 필요로 하는 전력 조건이 상이한 제품들이 있을 수 있다. 따라서, 초기화 과정이 있고(단계 S600), 이후 도 1의 제어부(120)는 부하를 안정시키기 위해 일정 시간 동안 정격 전력, 즉 도 1의 전원부(100)에서 나오는 전력을 일정 시간(이를 제1 일정 시간이라 한다) 유지하게 된다(단계 S610).
제1 일정 시간이 유지된 이후, 도 1의 제어부(120)는 센싱된 입력 전력이 정격 전력보다 큰지 여부를 판단하게 된다(단계 S620).
판단 결과, 입력 전력이 정격 전력보다 크면, 제어부(120)는 출력 전력을 낮추는 제어 신호를 전력 조절기(130)에 전송하여 출력 전력을 변경시키고(단계 S621), 이 변경된 전력을 일정 시간 동안(이를 제2 일정 시간이라 한다) 유지하게 된다(단계 S622). 이후, 다시 단계 S620가 반복된다.
그렇지 않고, 단계 S620에서, 판단 결과, 입력 전력이 정격 전력보다 크지 않으면, 제어부(120)는 이 입력 전력이 정격 전력보다 작은지 여부를 판단하게 된다(단계 S630).
판단 결과, 입력 전력이 정격 전력보다 작으면, 제어부(120)는 출력 전력을 높이는 제어 신호를 전력 조절기(130)에 전송하여 출력 전력을 변경시키고(단계 S631), 이 상승 변경된 전력을 제2 일정 시간 동안 유지하게 된다(단계 S622). 이후, 다시 단계 S620가 반복된다.
그렇지 않고, 단계 S630에서, 판단결과, 입력 전력이 정격 전력보다 작지 않으면, 이 입력 전력을 출력 전력으로 일정 시간(이를 제3 일정 시간이라 한다) 동안 유지하게 된다(단계 S640). 즉, 입력 전력을 변경하지 않고, 출력 전력으로 부하(170)에 인가하게 된다.
위 제어 과정은 도 1의 전원부(100)로부터 전력 조절기(120)로 입력되는 전력을 센싱하는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 앞서 기술한 바와 같이, 출력되는 전력을 센싱하여 전력을 제어하는 것도 가능하다.
이해를 위하여, 도 6에서 기술된 제어 과정에 대해 부연 설명하면, 초기 시동 시에 필요한 일정 시간 동안은 정격 전력을 공급하여, 시동에 무리가 가지 않도록 전력을 전달하여 주고, 시동이 완료된 후에는 정상 동작에 필요한 부하 조건에 맞게 전력을 전달할 수 있도록 전력을 높이거나 낮추어 줌으로써, 부하가 원활하게 동작하고 설치 조건에 맞게 운영되도록 한다.
또한, 원격 검침을 통해 얻은 자료를 기반하여 초기 조건 및 전력 변환을 위한 조건 및 판단을 융통성 있게 할 수 있도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 수많은 변형 예가 가능함을 당업자라면 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전력 입력선,
    상기 전력 입력선에 연결되고 철심을 감싸는 1차 권선,
    상기 1차 권선과 적어도 일부가 공통되는 2차 권선,
    상기 1차 권선 중 소정의 지점에 연결되어 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수를 특정하는 적어도 하나의 탭,
    일단이 상기 적어도 하나의 탭에 각각 연결되고 타단이 공통선에 연결되어 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수를 변경시키는 적어도 하나의 스위칭 수단, 및
    상기 1차 권선에 의해 여자되는 상기 2차 권선에서 발생한 전력을 출력하는 출력선
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스위칭 수단 중 어느 하나가 클로즈됨에 따라 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 둘 다의 권선수가 결정되는 것을 특징으로 하는 전력 조절기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 권선의 권선수가 상기 2차 권선의 권선수보다 크고, 상기 적어도 하나의 탭은 상기 1차 권선의 하단으로부터 차례로 연결되어 있는 경우에, 클로즈되는 스위칭 수단에 연결된 탭이 상기 1차 권선의 하단에 가까울수록 큰 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 조절기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은 트라이악(TRIAC) 및 반도체 릴레이(SSR) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 조절기.
  4. 제1항의 전력 조절기,
    상기 전력 조절기의 전력 입력선 및 전력 출력선 중 적어도 하나에 연결되어 입력 전력 및 출력 전력 중 적어도 하나를 센싱하는 센서부, 및
    상기 센서부로부터 센싱된 전력을 기설정된 값과 비교하고, 상기 비교 결과를 참조로 하여 상기 전력 조절기의 출력 전력을 변경시키는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 전력 입력선 및 상기 전력 출력선 중 적어도 하나에 인가되는 전류 또는 전압을 센싱하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 조절기의 적어도 하나의 스위칭 수단 중 어느 하나의 상태를 전환시킴으로써 상기 전력 조절기의 출력 전력을 변경시키는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 센서부로부터 센싱된 전력이 기설정된 값보다 크면 상기 출력 전압을 낮추고, 상기 센서부로부터 센싱된 전력이 기설정된 값보다 작으면 상기 출력 전압을 높이는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전력 출력선에 연결되는 부하의 시동에 필요한 소정의 시간 동안 상기 전력 조절기의 출력 전력을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전력 조절기의 출력 전력이 변경된 이후 소정의 시간 동안 상기 전력 조절기의 출력 전력을 상기 변경된 출력 전력으로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 센서부에 의해 센싱된 상기 입력 전력 또는 상기 출력 전력에 대한 정보를 외부로 전송하고, 상기 전력 조절기의 출력 전력의 변경에 관한 정보를 외부로부터 수신하는 통신부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    사용자의 입력에 기초하여 상기 전력 조절기의 출력 전력을 원격으로 제어하는 원격 감시 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 통신부로부터 전송된 정보를 디스플레이하는 표시부
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 장치.
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