WO2011065679A2 - 무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치 - Google Patents

무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치 Download PDF

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    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Definitions

  • the present invention relates to power supply technology, and more particularly, to an uninterruptible power supply system and an uninterruptible power supply.
  • An uninterrupted power supply is a device that provides power to a load generated from a battery or a separate auxiliary power source in an emergency such as a power failure.
  • the uninterruptible power supply can operate during power outages, providing auxiliary power for a few seconds to hours to protect the electrical installations of the load and safely shut down.
  • non-powered power supplies are not limited to computer protection equipment and are used to prevent damage caused by unexpected power interruptions, severe business interruptions or data loss in data centers, telecommunications or other electrical equipment.
  • the uninterruptible power supply system provides a single phase AC input voltage to the load and the battery when the operation mode is the normal mode, and converts the power of the battery into the single phase AC output voltage when the operation mode is the power failure mode.
  • a plurality of uninterruptible power supplies serving a load.
  • each of the plurality of uninterruptible power supply units receives the single-phase AC input voltage in common and outputs the single-phase AC output voltage in common.
  • the configuration mode is a three-phase mode
  • the plurality of uninterruptible power supplies include at least three uninterruptible supply devices, each of the at least three uninterruptible supply devices independently of the different phase voltage of the three-phase AC input voltage. It receives the input and outputs the different phase voltage of the three phase AC output voltage.
  • the uninterruptible power supply includes a first conversion circuit, a second conversion circuit and a controller.
  • the first conversion circuit is inductively coupled with a battery, and when the configuration mode is a single phase parallel mode, a single phase AC input voltage is commonly input to a separate single phase uninterruptible power supply and transferred to the battery, and the configuration mode is a three phase mode. When the phase voltage of the three-phase AC input voltage is received and transferred to the battery.
  • the second conversion circuit is inductively coupled with the battery, and when the configuration mode is the single-phase parallel mode, converts the power of the battery into a single-phase AC output voltage and outputs it in common with the separate single-phase uninterruptible power supply.
  • the control unit includes a setting unit and a processor.
  • the setting unit sets the configuration mode and parameters according to the configuration mode.
  • the processor includes a controller including a processor to control an operation mode of the first and second conversion circuits based on the set configuration mode and parameters.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an uninterruptible power supply.
  • FIGS. 2 and 3 are block diagrams illustrating an uninterruptible power supply system according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an uninterruptible power supply according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating in detail the control unit included in the uninterruptible power supply of FIG. 4.
  • first and second are intended to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • first item, second item and / or third item may be given from two or more of the first, second or third items as well as the first, second or third items. Any combination of the possible items.
  • the identifiers (e.g., a, b, c, ...) are used for convenience of description, and the identifiers do not describe the order of the steps, and each step is clearly contextual. Unless stated in a specific order, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an uninterruptible power supply.
  • the switch SW1 is connected between the uninterruptible power supply 100 and the input power supply 300, and the switch SW2 is also connected between the uninterruptible power supply 100 and the load 400.
  • the bypass switch SW3 is connected between the input power 300 and the load 400 to provide the power of the input power 300 directly to the load 400 when performing a task for maintenance of the uninterruptible power supply 100. do.
  • the switch may be implemented using an insulated gated bipolar transistor (IGBT).
  • FIGS. 2 and 3 are block diagrams illustrating uninterruptible power supply systems 1000A and 1000B in accordance with one embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an uninterruptible power supply system 1000A when the configuration mode is a single-phase parallel mode.
  • the uninterruptible power supply system 1000A includes a plurality of uninterruptible power supplies 100A to 100C.
  • Each of the uninterruptible power supplies 100A to 100C is connected to a single-phase AC input voltage and a load through switches SW1A to SW1C, SW2A to SW2C, and SW3A to SW3C.
  • Each of the plurality of uninterruptible power supplies 100A to 100C provides the single phase AC input voltage 300A to the load 400A and the battery 200 when the operation mode is the normal mode, and the battery (if the operation mode is the power failure mode).
  • the power of 200 is converted into a single-phase AC output voltage and provided to the load 200.
  • each of the uninterruptible power supplies SW1A to SW1C, SW2A to SW2C, and SW3A to SW3C may charge the battery 200 while providing the single-phase AC input voltage VI to the load 400A. If the power flow is unstable, such as when the power supplied through the single-phase AC input voltage 300A is interrupted or the input voltage level and phase change abruptly, each of the uninterruptible power supplies (SW1A to SW1C, SW2A to SW2C, SW3A to SW3C) is in power failure mode. It can work. In this case, the power of the charged battery 200 is converted into a single phase AC output voltage and provided to the load 400A.
  • Configuration modes of the uninterruptible power supply system 1000A include a single phase parallel mode and a three phase mode. As illustrated in FIG. 2, when the configuration mode of the uninterruptible power supply system 1000A is a single phase parallel mode, the plurality of uninterruptible power supplies 100A to 100C are connected in parallel. Therefore, each of the plurality of uninterruptible power supply devices 100A to 100C receives the single-phase AC input voltage VI in common and outputs the single-phase AC output voltage VO in common. The uninterruptible power supplies 100A to 100C connected in parallel may share the battery 200.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an uninterruptible power supply system 1000B when the configuration mode is a three-phase mode.
  • the uninterruptible power supply system 1000B may be configured in a three phase mode as well as a single phase parallel mode.
  • Each of the plurality of uninterruptible power supplies 100A to 100C provides single-phase AC input voltages VIA, VIB, and VIC to the load 400B and the battery 200, or supplies power of the battery 200 to single-phase AC according to an operation mode.
  • the output voltage is converted to the load 400B.
  • the plurality of uninterruptible power supplies may include at least three uninterruptible power supplies 100A to 100C.
  • Each of the at least three uninterruptible power supplies 100A to 100C independently receives different phase voltages VIA to VIC of three-phase AC input voltages and different phase voltages of three-phase AC output voltages VAO to VOC.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an uninterruptible power supply 100 according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIGS. 4 illustrates one of the uninterruptible power supplies 100A to 100C included in the uninterruptible power supply systems 1000A and 1000B of FIGS. 2 and 3.
  • the uninterruptible power supply 100 includes a first conversion circuit 110, a second conversion circuit 120, and a controller 130.
  • the first conversion circuit 110 When the configuration mode of the uninterruptible power supply 100 is a single-phase parallel mode, the first conversion circuit 110 receives a single-phase AC input voltage in common with a separate single-phase uninterruptible power supply (not shown) and transfers it to a battery. In addition, when the configuration mode of the uninterruptible power supply device 100 is a three-phase mode, the first conversion circuit 110 receives a phase voltage of a three-phase AC input voltage and transfers it to the battery 200.
  • the second conversion circuit 120 converts the power of the battery 200 into a single-phase AC output voltage and outputs it in common with a separate single-phase uninterruptible power supply.
  • the second conversion circuit 120 converts the power of the battery 200 into a phase voltage of a three-phase AC output voltage and outputs the converted voltage.
  • the control unit 130 of the uninterruptible power supply device 100 includes a setting unit and a processor.
  • the setting unit sets parameters according to the configuration mode and the configuration mode of the uninterruptible power supply, and the processor controls the operation modes of the first and second conversion circuits 110 and 120 based on the configured configuration mode and parameters.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating in detail the controller 130 included in the uninterruptible power supply 100 of FIG. 4.
  • the controller 130 includes a setting unit 131 and a processor 132.
  • the setting unit 131 sets parameters according to the configuration mode and the configuration mode of the uninterruptible power supply 100. That is, the setting unit 131 may set whether the uninterruptible power supply device 100 or the uninterruptible power supply systems 1000A and 1000B are used in the single phase parallel mode or the three phase mode. That is, the setting unit 131 may change the configuration mode by a user's input input through the external panel of the uninterruptible supply device 100.
  • the processor 132 controls the operation mode of the uninterruptible power supply based on the configured configuration mode and parameters.
  • the processor 132 may correspond to a microprocessor unit for digital signal processing.
  • the controller 130 may further include a battery charge controller 133.
  • the battery charging control unit 133 detects the voltage and current of the battery and adjusts the battery supply voltage and current based on the detected voltage and current of the battery.
  • the setting unit 131 sets the configuration mode of the uninterruptible power supply system 1000B to a three-phase mode by a user input. If the configuration mode is set to three-phase mode, additional parameters can be set.
  • the parameter may include ID information of each of the three uninterruptible power supplies 100A to 100C and master or slave configuration information of each of the uninterruptible power supplies 100A to 100C. That is, the user may set an ID for identifying the plurality of uninterruptible power supply units using the setting unit, and set one of the plurality of uninterruptible power supply units as the master uninterruptible power supply unit 100A and the rest of the slave uninterruptible power supply units 100B, 100C). To this end, the setting unit 131 may include an ID selector 131A and a master slave selector 131B.
  • the control unit 130 of each of the at least three uninterruptible power supplies 100A to 100C tracks the level or phase change of different phase voltages of the three-phase AC input voltage. Independently detects whether an abnormality has occurred and whether it has recovered.
  • the controller 130 independently of the level and phase of the different phase voltage of the three-phase AC output voltage (VOA ⁇ VOC) according to the level and phase change of the different phase voltage of the three-phase AC input voltage (VIA ⁇ VIC). Adjust
  • VOA ⁇ VOC level and phase change of the different phase voltage of the three-phase AC input voltage
  • VOA ⁇ VIC level and phase change of the different phase voltage of the three-phase AC input voltage
  • an uninterruptible power supply device independently separated in a three-phase mode may adjust the level and phase of each phase voltage to reduce the influence between different phase voltages.
  • the uninterruptible power supply system 1000B synchronizes the phase synchronization of each phase voltage (VOA, VOB, VOC) supplied to the load from the three uninterruptible power supplies 100A, 100B, 100C when the power fails or is restored again.
  • the transmission line CL may include at least one direct control line CL1 that directly transfers some of the power state information (for example, whether an input voltage is abnormal or recovered) to a logic voltage level of one bit.
  • a communication line CL2 for transmitting and receiving data for CAN communication.
  • the direct control line CL1 directly transmits some urgent information of the power state information to the logic voltage level of one bit to quickly change the operation mode of the uninterruptible power supplies 100A, 100B, and 100C. Can be controlled.
  • the uninterruptible power supply 100A that detects the abnormality converts the abnormality into a bit logic voltage level.
  • the remaining uninterruptible power supply (100B, 100C) may then be transmitted between the uninterruptible power supplies using controller area network (CAN) communication.
  • the control unit 130 of the uninterruptible power supply device 100 includes a CAN communication unit (CAN COMMUNICATION UNIT) for transmitting and receiving power state information through a controller area network (CAN).
  • one of the at least three uninterruptible power supplies (100A, 100B, 100C) (100A) is set as the master uninterruptible power supply and the rest as slave uninterruptible power supply (100B, 100C) uninterruptible
  • the operation of the power supply units will be described.
  • control unit included in the slave uninterruptible power supply (100B, 100C) of the at least three uninterruptible power supply unit detects the abnormality of the three-phase AC input voltage (VIA, VIB, VIC) or detect whether the power In one case, the power state information is transmitted to the master uninterruptible power supply 100A.
  • the power state information transmitted by the slave uninterruptible power supply devices 100B and 100C may include level and phase information of the phase voltage of the input AC voltage, and may further include information on whether a specific uninterruptible power supply device operates normally. .
  • the control unit of the master uninterruptible power supply (100A) changes the operation mode of the at least three uninterruptible power supply (100A, 100B, 100C) and the operation mode based on the power state information received from the slave uninterruptible power supply (100B, 100C). Determine when to synchronize the changes. That is, the master uninterruptible power supply 100A may determine whether to finally change the operation mode based on the received power state information, and determine the timing to change the operation mode.
  • the master uninterruptible power supply 100A may determine a phase synchronization time point of each phase voltage, thereby reducing a sudden phase difference.
  • the uninterruptible power supply devices 100A, 100B, and 100C included in the uninterruptible power supply system 1000B may share a battery.
  • the first and second conversion circuits 110 and 120 included in each of the uninterruptible power supplies 100A, 100B and 100C may insulate the input / output units of the battery 200 and the uninterruptible power supplies 100A, 100B and 100C. Can be. That is, the input / output unit and the battery 200 are inductively coupled by the first and second conversion circuits.
  • the battery charging controller 133 included in the controller 130 may detect the voltage and current of the battery and adjust the battery supply voltage and current according to time based on the detected voltage and current of the battery.
  • the battery charge control unit 133 may perform the uniform charging at the initial stage of charging according to the discharge amount of the battery, and may perform floating charging when the battery is fully charged.
  • the present invention can have the following effects. However, since a specific embodiment does not mean to include all of the following effects or only the following effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.
  • the uninterruptible power supply system and the uninterruptible power supply may be changed to a single phase parallel mode or a three phase mode by setting by a user input, and thus may be used for various types of AC power, and a plurality of uninterruptible power supplies may use a battery. It can be shared, reducing costs and easy to maintain.
  • the uninterruptible power supply system and the uninterruptible power supply apparatus can maintain the three-phase voltage balance and improve the operational stability of the load by performing independent compensation for each phase voltage in the three-phase mode.

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Abstract

무정전 전원 공급 시스템은 동작 모드가 정상 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 부하 및 배터리로 제공하고, 동작 모드가 정전 모드인 경우 배터리의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 부하로 제공하는 복수의 무정전 전원 장치들을 포함한다. 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 복수의 무정전 전원 장치들 각각은 단상 교류 입력 전압을 공통으로 입력받아, 단상 교류 출력 전압을 공통으로 출력한다. 구성 모드가 3상 모드인 경우 복수의 무정전 전원 공급 장치들은 적어도 세 개의 무정전 공급 장치들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 무정전 공급 장치들 각각은 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압을 독립적으로 입력받아 3상 교류 출력 전압의 서로 다른 상 전압을 출력한다.

Description

무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치
본 발명은 전력 공급 기술에 관한 것으로, 특히 무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치에 관한 것이다.
무정전 전원 장치(UPS, Uninterrupted Power Supply)는 일반적으로 정전 등 비상시에 배터리나 별도의 보조 전원에서 생성된 전력을 부하로 제공하는 장치이다. 정전시 무정전 전원 장치가 동작하도록 하여 수 초 내지 수 시간 동안 보조 전원이 전력을 공급하므로 부하의 전기 설비들을 보호하고 안전하게 종료할 수 있다.
일반적으로 무전원 전원 장치는 컴퓨터 보호 장비에 국한되지 않고, 데이터 센터, 통신 장비 또는 기타 전기 장비의 예기치 않은 전원 중단에 의한 손상, 심각한 업무 중단이나 데이터 손실을 방지하기 위해 이용된다.
실시예들 중에서, 무정전 전원 공급 시스템은 동작 모드가 정상 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 부하 및 배터리로 제공하고, 상기 동작 모드가 정전 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 복수의 무정전 전원 장치들을 포함한다. 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 상기 복수의 무정전 전원 장치들 각각은 상기 단상 교류 입력 전압을 공통으로 입력받아, 상기 단상 교류 출력 전압을 공통으로 출력한다. 상기 구성 모드가 3상 모드인 경우 상기 복수의 무정전 전원 공급 장치들은 적어도 세 개의 무정전 공급 장치들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 무정전 공급 장치들 각각은 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압을 독립적으로 입력받아 3상 교류 출력 전압의 서로 다른 상 전압을 출력한다.
실시예들 중에서, 무정전 전원 장치는 제1 변환 회로, 제2 변환회로 및 제어부를 포함한다. 상기 제1 변환 회로는 배터리와 유도 결합되며, 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 별도의 단상 무정전 전원 장치와 공통으로 입력받아 상기 배터리로 전달하고, 상기 구성 모드가 3상 모드인 경우 3상 교류 입력 전압의 상 전압을 입력받아 상기 배터리로 전달한다. 상기 제2 변환 회로는 상기 배터리와 유도 결합되며, 상기 구성 모드가 상기 단상 병렬 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 상기 별도의 단상 무정전 전원 장치와 공통으로 출력하고, 상기 구성 모드가 상기 3상 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 3상 교류 출력 전압의 상 전압으로 변환하여 출력한다. 상기 제어부는 설정부 및 프로세서를 포함한다. 상기 설정부는 상기 구성 모드 및 상기 구성 모드에 따른 파라미터를 설정한다. 상기 프로세서는 상기 설정된 구성 모드 및 파라미터에 기초하여 상기 제1 및 제2 변환 회로의 동작 모드를 제어하는 프로세서를 포함하는 제어부를 포함한다.
도 1은 무정전 전원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무정전 전원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 무정전 전원 장치에 포함된 제어부를 보다 상세히 나타내는 블록도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 무정전 전원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무정전 전원 장치(100)와 입력 전원(300) 사이에는 스위치(SW1)가 연결되고, 무정전 전원 장치(100)와 부하(400) 사이에도 스위치(SW2)가 연결된다. 바이패스 스위치(SW3)는 입력 전원(300)과 부하(400) 사이에 연결되어 무정전 전원 장치(100)의 유지 보수를 위한 작업 수행 시 입력 전원(300)의 전력을 직접 부하(400)로 제공한다. 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT, Insulated Gated Bipolar Transistor)를 이용하여 구현될 수 있다.
도 2 및 도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템(1000A, 1000B)을 나타내는 블록도이다.
도 2는 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우의 무정전 전원 공급 시스템(1000A)을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무정전 전원 공급 시스템(1000A)은 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C)을 포함한다. 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각은 스위치들(SW1A~SW1C, SW2A~SW2C, SW3A~SW3C)을 통해 단상 교류 입력 전압 및 부하와 연결된다. 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각은 동작 모드가 정상 모드인 경우 단상 교류 입력 전압(300A)을 부하(400A) 및 배터리(200)로 제공하고, 동작 모드가 정전 모드인 경우 배터리(200)의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 부하(200)로 제공한다.
정상 모드에서 각 무정전 전원 장치(SW1A~SW1C, SW2A~SW2C, SW3A~SW3C)는 단상 교류 입력 전압(VI)을 부하(400A)로 제공하면서 배터리(200)를 충전할 수 있다. 단상 교류 입력 전압(300A)을 통해 공급되는 전력이 중단되거나 입력 전압 레벨 및 위상이 급격히 변하는 등 전력 흐름이 불안정한 경우 각 무정전 전원 장치(SW1A~SW1C, SW2A~SW2C, SW3A~SW3C)는 정전 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 충전된 배터리(200)의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 부하(400A)로 제공한다.
무정전 전원 공급 시스템(1000A)의 구성 모드는 단상 병렬 모드 및 3상 모드를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 무정전 전원 공급 시스템(1000A)의 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C)은 병렬로 연결된다. 따라서 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각은 단상 교류 입력 전압(VI)을 공통으로 입력받아, 단상 교류 출력 전압(VO)을 공통으로 출력한다. 병렬 연결된 무정전 전원 장치들(100A~100C)은 배터리(200)를 공유할 수 있다.
도 3은 구성 모드가 3상 모드인 경우의 무정전 전원 공급 시스템(1000B)을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무정전 전원 공급 시스템(1000B)은 단상 병렬 모드뿐 아니라 3상 모드로 구성될 수 있다. 복수의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각은 동작 모드에 따라 단상 교류 입력 전압(VIA, VIB, VIC)을 부하(400B) 및 배터리(200)로 제공하거나 배터리(200)의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 부하(400B)로 제공한다.
무정전 전원 공급 시스템(1000B)의 구성 모드가 3상 모드인 경우 복수의 무정전 전원 장치들은 적어도 세 개의 무정전 전원 공급 장치들(100A~100C)을 포함할 수 있다. 적어도 세 개의 무정전 전원 공급 장치들 각각(100A~100C)은 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압(VIA~VIC)을 독립적으로 입력받아 3상 교류 출력 전압의 서로 다른 상 전압(VOA~VOC)을 출력한다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 무정전 전원 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
도 4의 무정전 전원 장치는 도 2 및 도 3의 무정전 전원 공급 시스템(1000A, 1000B)에 포함된 무정전 전원 장치들(100A~100C) 중 하나를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 무정전 전원 장치(100)는 제1 변환 회로(110) 및 제2 변환 회로(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
제1 변환 회로(110)는 무정전 전원 장치(100)의 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 별도의 단상 무정전 전원 장치(미도시 됨)와 공통으로 입력받아 배터리로 전달한다. 또한, 제1 변환 회로(110)는 무정전 전원 장치(100)의 구성 모드가 3상 모드인 경우 3상 교류 입력 전압의 상 전압을 입력받아 배터리(200)로 전달한다.
제2 변환 회로(120)는 무정전 전원 장치(100)의 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 배터리(200)의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 별도의 단상 무정전 전원 장치와 공통으로 출력한다. 또한, 제2 변환 회로(120)는 무정전 전원 장치(100)의 구성 모드가 3상 모드인 경우 배터리(200)의 전력을 3상 교류 출력 전압의 상 전압으로 변환하여 출력한다.
무정전 전원 장치(100)의 제어부(130)는 설정부 및 프로세서를 포함한다. 설정부는 무정전 전원 장치의 구성 모드 및 구성 모드에 따른 파라미터를 설정하고, 프로세서는 설정된 구성 모드 및 파라미터에 기초하여 제1 및 제2 변환 회로(110, 120)의 동작 모드를 제어한다.
도 5는 도 4의 무정전 전원 장치(100)에 포함된 제어부(130)를 보다 상세히 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 설정부(131) 및 프로세서(132)를 포함한다. 설정부(131)는 무정전 전원 장치(100)의 구성 모드 및 구성 모드에 따른 파라미터를 설정한다. 즉, 설정부(131)는 무정전 전원 장치(100) 또는 무정전 전원 공급 시스템(1000A, 1000B)이 단상 병렬 모드로 이용되는지, 3상 모드로 이용되는지 여부를 설정할 수 있다. 즉, 설정부(131)는 무정전 공급 장치(100) 외부 패널을 통해 입력되는 사용자의 입력에 의해 구성 모드를 변경할 수 있다. 프로세서(132)는 설정된 구성 모드 및 파라미터에 기초하여 무정전 전원 장치의 동작 모드를 제어한다. 프로세서(132)는 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing)를 위한 마이크로 프로세서 유닛(Microprocessor Unit)에 상응할 수 있다.
제어부(130)는 배터리 충전 제어부(133)를 더 포함할 수 있다. 배터리 충전 제어부(133)는 배터리의 전압 및 전류를 검출하고, 검출된 배터리의 전압 및 전류에 기초하여 배터리 공급 전압 및 전류를 조절한다.
이하, 도 3 및 도 5를 참조하여, 구성 모드가 3상 모드인 경우 무정전 전원 공급 시스템의 동작을 설명한다.
설정부(131)는 사용자의 입력에 의해 무정전 전원 공급 시스템(1000B)의 구성 모드를 3상 모드로 설정한다. 구성 모드가 3상 모드로 설정되는 경우 추가적인 파라미터를 설정할 수 있다. 파라미터는 세 개의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각의 아이디 정보 및 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각의 마스터 또는 슬레이브 설정 정보를 포함할 수 있다. 즉, 사용자는 설정부를 이용하여 복수의 무정전 전원 장치들을 식별하는 아이디를 설정할 수 있고, 복수의 무정전 전원 장치들 중 하나를 마스터 무정전 전원 장치(100A)로 설정하고 나머지를 슬레이브 무정전 전원 장치(100B, 100C)로 설정할 수 있다. 이를 위해 설정부(131)는 아이디 선택부(131A) 및 마스터 슬레이브 선택부(131B)를 포함할 수 있다.
무정전 전원 공급 시스템의 구성 모드가 3상 모드인 경우 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들(100A~100C) 각각의 제어부(130)는 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압의 레벨 또는 위상 변화를 추적하여 이상 발생 여부 및 복전 여부를 독립적으로 검출한다. 또한 제어부(130)는 3상 교류 입력 전압(VIA~VIC)의 서로 다른 상 전압의 레벨 및 위상 변화에 따라 3상 교류 출력 전압(VOA~VOC)의 서로 다른 상 전압의 레벨 및 위상을 독립적으로 조절한다. 일반적으로 입력 전압과 출력 전압의 변환과정에서 공통 철심을 이용하는 변압 회로를 사용할 경우 3상 전압 중 하나의 상 전압의 레벨 및 위상이 급격히 변할 때 다른 상 전압도 이에 영향을 받게 되어 출력 전압의 품질이 저하될 수 있다. 일 실시예에 따른 무정전 전압 공급 시스템(1000B)은 3상 모드에서 독립적으로 분리된 무정전 전원 장치가 각 상 전압의 레벨과 위상을 조절하여 다른 상 전압 사이의 영향을 줄일 수 있다.
무정전 전원 공급 시스템(1000B)은 만약 정전 상태가 되거나 다시 복전 될 때 세 개의 무정전 전원 장치들(100A, 100B, 100C)에서 부하로 제공되는 각 상 전압(VOA, VOB, VOC)의 위상 동기를 맞추기 위해 전송 라인(CL)을 통해 전원 상태 정보를 송수신 할 수 있다. 전송 라인(CL)은 전원 상태 정보 중 일부(예를 들어, 입력 전압의 이상 발생 여부 및 복전 여부)를 한 비트의 논리 전압 레벨로 직접 전달하는 적어도 하나의 직접 제어 라인(Direct Control Line)(CL1) 및 CAN 통신을 위해 데이터를 송수신하는 통신 라인(CL2)을 포함할 수 있다. 직접 제어 라인(Direct Control Line)(CL1)은 전원 상태 정보 중 긴급을 요하는 일부 정보를 한 비트의 논리 전압 레벨로 직접 전달하여 신속하게 무정전 전원 장치들(100A, 100B, 100C)의 동작 모드를 제어할 수 있다.
예를 들어, 3 교류 입력 전압들(VIA, VIB, VIC)들 하나(VA)에 이상이 발생하면 이상 발생을 검출한 무정전 전원 장치(100A)는 이상 발생 여부를 한 비트의 논리 전압 레벨로 변환하여 나머지 무정전 전원 장치(100B, 100C)로 전달한다. 그 후 나머지 전원 상태 정보는 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 무정전 전원 장치들 사이에 전송될 수 있다. 따라서, 무정전 전원 장치(100)의 제어부(130)는 전원 상태 정보를 CAN(Controller Area Network)를 통해 송수신하는 CAN 통신부(CAN COMMUNICATION UNIT)를 포함한다.
이하, 3상 모드에서 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들(100A, 100B, 100C) 중 하나(100A)를 마스터 무정전 전원 장치로 설정되고 나머지를 슬레이브 무정전 전원 장치(100B, 100C)로 설정되었다고 가정하고 무정전 전원 장치들의 동작을 설명한다.
일 실시예에서, 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들 중 슬레이브 무정전 전원 장치(100B, 100C)에 포함된 제어부는 3상 교류 입력 전압(VIA, VIB, VIC)의 이상 발생 여부를 검출하거나 복전 여부를 검출한 경우 전원 상태 정보를 마스터 무정전 전원 장치(100A)로 전송한다.
슬레이브 무정전 전원 장치(100B, 100C)가 전송하는 전원 상태 정보는 입력 교류 전압의 상 전압의 레벨 및 위상 정보를 포함할 수 있고, 특정 무정전 전원 장치의 정상 동작 여부에 관한 정보를 더 포함할 수도 있다.
마스터 무정전 전원 장치(100A)의 제어부는 슬레이브 무정전 전원 장치(100B, 100C)로부터 수신한 전원 상태 정보에 기초하여 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들(100A, 100B, 100C)의 동작 모드 변경 여부 및 동작 모드 변경의 동기 시점을 결정한다. 즉, 마스터 무정전 전원 장치(100A)는 수신한 전원 상태 정보에 기초하여 최종적으로 동작 모드를 변경할지 여부를 결정할 수 있고, 동작 모드를 변경할 타이밍을 결정할 수 있다.
정전시 또는 복전시 무정전 전원 장치의 동작모드가 변경할 때 위상 차이가 크게 생기면 순간적으로 고전압 또는 고전류가 발생할 수 있는데 이러한 문제는 3상의 상 전압 라인뿐만 아니라 중성선에서도 발생할 수 있다. 일 실시예에서는 무정전 전원 장치들(100A, 100B, 100C)의 동작 모드 변경시 마스터 무정전 전원 장치(100A)가 각 상 전압의 위상 동기 시점을 결정하여 급격한 위상차 발생을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템(1000B)에 포함된 무정전 전원 장치(100A, 100B, 100C)들은 배터리를 공유할 수 있다. 이를 위해 무정전 전원 장치(100A, 100B, 100C)들 각각에 포함된 제1 및 제2 변환 회로(110, 120)는 배터리(200)와 무정전 전원 장치(100A, 100B, 100C)들의 입출력부를 절연시킬 수 있다. 즉, 입출력부와 배터리(200)는 제1 및 제2 변환 회로에 의해 유도적으로 결합된다.
제어부(130)에 포함된 배터리 충전 제어부(133)는 배터리의 전압 및 전류를 검출하고, 검출된 배터리의 전압 및 전류에 기초하여 시간에 따른 배터리 공급 전압 및 전류를 조절할 수 있다. 배터리 충전 제어부(133)는 배터리의 방전량에 따라 충전 초기에는 균등 충전을 수행하고 만충전 상태가 된 경우 부동 충전을 수행할 수 있다.
본 발명은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치는 사용자 입력에 의한 설정으로 단상 병렬 모드 또는 3상 모드로 변경할 수 있어 다양한 형태의 교류 전력에 이용될 수 있고, 복수의 무정전 전원 장치들이 배터리를 공유할 수 있어 비용이 절감되며, 유지 보수가 용이하다.
일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템 및 무정전 전원 장치는 3상 모드에서 각 상 전압에 대해서 독립적인 보상을 수행하여 3상의 전압 평형을 유지할 수 있고 부하의 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 동작 모드가 정상 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 부하 및 배터리로 제공하고, 상기 동작 모드가 정전 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 복수의 무정전 전원 장치들을 포함하고,
    구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 상기 복수의 무정전 전원 장치들 각각은 상기 단상 교류 입력 전압을 공통으로 입력받아, 상기 단상 교류 출력 전압을 공통으로 출력하며,
    상기 구성 모드가 3상 모드인 경우 상기 복수의 무정전 전원 장치들은 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 무정전 전원 장치들 각각은 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압을 독립적으로 입력받아 3상 교류 출력 전압의 서로 다른 상 전압을 출력하는 무정전 전원 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 무정전 전원 장치들 각각은
    상기 구성 모드 및 상기 구성 모드에 따른 파라미터를 설정하는 설정부, 및 상기 설정된 구성 모드 및 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무정전 전원 장치의 동작 모드를 제어하는 프로세서를 포함하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 구성 모드가 3상 모드인 경우 상기 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압의 레벨 및 위상 변화에 따라 상기 3상 교류 출력 전압의 서로 다른 상 전압의 레벨 및 위상을 독립적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파라미터는
    상기 복수의 무정전 전원 장치들 각각의 아이디 정보; 및
    마스터 또는 슬레이브 설정 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압의 레벨 또는 위상 변화를 추적하여 이상 발생 여부 및 복전 여부를 독립적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 무정전 전원 장치들 중 슬레이브 무정전 전원 장치의 제어부는
    상기 이상 발생 여부 및 복전 여부를 검출한 경우 전원 상태 정보를 상기 복수의 무정전 전원 장치들 중 마스터 무정전 전원 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 마스터 무정전 전원 장치의 제어부는
    상기 슬레이브 무정전 전원 장치로부터 수신한 상기 전원 상태 정보에 기초하여 상기 복수의 무정전 전원 장치들의 동작 모드 변경 여부 및 동작 모드 변경의 동기 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원 상태 정보를 CAN(Controller Area Network)를 통해 송수신하는 CAN 통신부; 및
    상기 전원 상태 정보 중 일부를 한 비트의 논리 전압 레벨로 변환하여 상기 마스터 무정전 전원 장치 또는 상기 슬레이브 무정전 전원 장치로 직접 전달하는 적어도 하나의 직접 제어 라인(Direct Control Line)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 배터리의 전압 및 전류를 검출하고, 상기 검출된 배터리의 전압 및 전류에 기초하여 배터리 공급 전압 및 전류를 조절하는 배터리 충전 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 무정전 전원 장치들은
    상기 배터리를 공유하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 공급 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 무정전 전원 장치들 각각은
    입력부 및 상기 배터리를 유도 결합하며, 상기 단상 교류 입력 전압 또는 상기 3상 교류 입력 전압의 상 전압을 직류 전력으로 변환하여 상기 배터리로 전달하는 제1 변환 회로; 및
    출력부 및 상기 배터리를 유도 결합하며, 상기 배터리의 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 출력부로 전달하는 제2 변환 회로를 포함하는 무정전 전원 공급 시스템.
  12. 구성 모드가 단상 병렬 모드인 경우 단상 교류 입력 전압을 별도의 단상 무정전 전원 장치와 공통으로 입력받아 배터리로 전달하고, 상기 구성 모드가 3상 모드인 경우 3상 교류 입력 전압의 상 전압을 입력받아 상기 배터리로 전달하는 제1 변환 회로;
    상기 구성 모드가 상기 단상 병렬 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 단상 교류 출력 전압으로 변환하여 상기 별도의 단상 무정전 전원 장치와 공통으로 출력하고, 상기 구성 모드가 상기 3상 모드인 경우 상기 배터리의 전력을 3상 교류 출력 전압의 상 전압으로 변환하여 출력하는 제2 변환 회로; 및
    상기 구성 모드 및 상기 구성 모드에 따른 파라미터를 설정하는 설정부, 및 상기 설정된 구성 모드 및 파라미터에 기초하여 상기 제1 및 제2 변환 회로의 동작 모드를 제어하는 프로세서를 포함하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 구성 모드가 상기 3상 모드인 경우 상기 3상 교류 입력 전압의 상 전압의 레벨 및 위상 변화에 따라 상기 별도의 무정전 전원 장치와 독립적으로 상기 3상 교류 출력 전압의 상 전압의 레벨 및 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 3상 교류 입력 전압의 서로 다른 상 전압의 레벨 또는 위상 변화를 추적하여 이상 발생 여부 및 복전 여부를 검출한 경우, 전원 상태 정보를 상기 별도의 무정전 전원 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원 상태 정보를 CAN(Controller Area Network)를 통해 송수신하는 CAN 통신부; 및
    상기 이상 발생 여부 및 상기 복전 여부를 한 비트의 논리 전압 레벨로 직접 전달하는 적어도 하나의 직접 제어 라인(Direct Control Line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 무정전 전원 장치는 상기 별도의 단상 무정전 전원 장치와 상기 배터리를 공유하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
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