WO2014112827A1 - 전자기 유도 방식 전원 공급 장치 - Google Patents

전자기 유도 방식 전원 공급 장치 Download PDF

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구자일
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Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic induction type power supply, and more particularly, to generate the necessary power through the electromagnetic induction method using a current transformer from a current flowing in a line, and to regulate the output by detecting and feeding back the output voltage and current.
  • the present invention relates to an electromagnetic induction type power supply device capable of improving the utilization and at the same time providing a stable power supply by removing / adding a current transformer and a power converter as needed.
  • an electromagnetic induction type power supply based on a current transformer is installed in a power link through which a large current flows, such as a power line, a bare conductor wiring, or a bus bar, and induces a current from the power link. It is a device that generates power by using electric current and supplies it to the operating power of equipment requiring power.
  • Conventional current induction based power supply device includes a current transformer (Current Transformer) for inducing AC current from the power link and a rectifier for converting the AC current derived from the current transformer into a DC power supply to the power supply required device.
  • Current Transformer Current Transformer
  • the present invention by simply attaching and detaching a current transformer or a power converter and a current transformer in a situation in which the main power source of the power link is normally operated, the power generated by the linearly increases or decreases to reduce the minimum power required by the power supply device. It can be secured at all times, and built-in control and protection function prevents the internal power generation circuit from generating excessive current or more power than necessary to prevent malfunction and damage of the equipment, and the maximum output can be arbitrarily adjusted for each current transformer.
  • the technical problem to solve the problem is to provide an electromagnetic induction power supply capable of supplying power according to the situation.
  • the present invention as a means for solving the above technical problem
  • a current transformer module including a plurality of current transformers for outputting electric power by inducing a secondary current from the primary current flowing in a line by an electromagnetic induction method;
  • a power supply module including a plurality of power converters for converting and outputting power output from the plurality of current transformers into direct current power;
  • a power adder that adds DC power output from the plurality of power converters to provide a load.
  • It provides an electromagnetic induction power supply comprising a.
  • the number of the plurality of current transformers of the current transformer module and the number of the plurality of power converters of the power module may be implemented to be changeable according to the specification of the power request device.
  • the power conversion unit the primary rectifier for converting the induced power provided from the current transformer into a DC voltage
  • a switching circuit unit for switching and outputting the DC voltage converted by the primary rectifier in a pulse width modulation scheme
  • a secondary rectifying unit converting the voltage induced by the voltage output from the switching circuit unit into a DC voltage
  • the primary rectifier is provided to the switching circuit unit by converting the induction power provided from the current transformer to a DC voltage when the magnitude of the current received from the current transformer is within a predetermined reference current can do.
  • the primary rectifier may perform a protection against overcurrent by blocking or bypassing excessive current outside the range of the reference current.
  • the current transformer is a removable current transformer that is detachable on the line
  • the power converter may further include a damping circuit for adjusting the magnetization of the current transformer when the current transformer is separated.
  • One embodiment of the present invention may further include a DC / AC conversion unit for converting the output of the power summing unit to AC power.
  • the present invention by generating the main power from the current flowing in the line through the electromagnetic induction method and supplying power to the equipment that requires the power, it is possible to supply the power stably regardless of the current flowing in the line, and easily Current transformers and power supplies can be added or removed irrespective of line current, improving the ease of power management.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electromagnetic induction power supply device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating in more detail the power converter included in the electromagnetic induction power supply apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electromagnetic induction power supply device according to an embodiment of the present invention.
  • an electromagnetic induction type power supply apparatus may include a current transformer module 20, a power module 30, and a power adder 40.
  • the current transformer module 20 may include a plurality of current transformers 21-25.
  • Each of the plurality of current transformers 21-25 may induce current from a power link through which a large current flows, such as a power line, a bare conductor wire, or a bus bar.
  • a power link through which a large current flows may be represented as a line.
  • the current transformer 21-25 may include a secondary winding capable of inducing primary current flowing in a line serving as the primary winding, and induces the secondary winding by electromagnetic induction according to a large current flowing in the primary winding. Output current.
  • the power supply module 30 may receive the respective secondary currents induced by electromagnetic induction from the plurality of current transformers 21-25 included in the current transformer module 20 and output them by converting them into DC voltages of a desired size. have. To this end, the power supply module 30 may include a plurality of power converters 31-35 for receiving and converting secondary currents output from the current transformers 21-25. Each of the plurality of power converters 31-35 may receive a secondary current output from one or more current transformers 21-25 and convert the DC current into a DC current.
  • the power supply module 30 may be implemented to change the number of power conversion units. That is, according to the amount of power required by the load 60, the power conversion unit 31-35 in the power supply module 30 can be attached and detached so that the proper power required by the device requiring the power can be output. .
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating in more detail the power converter included in the electromagnetic induction power supply apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the power converter 31 may include a filter unit 311, a primary rectifier 312, a controller 313, a secondary rectifier 314, and a feedback circuit unit 315.
  • the power conversion unit 31 may further include a damping circuit unit 316 for controlling magnetization of the current transformer 21-25 to enable attachment and detachment of the current transformer 21-25.
  • the filter unit 311 is used to filter the induced current output from the current transformer 21-25 that provides the secondary current, and is a filter for removing EMI (Electro Magnetic Interference) or other noise.
  • EMI Electro Magnetic Interference
  • the primary rectifier 312 may convert the power provided from the current transformer 21-25 into a DC voltage.
  • the primary rectifier 312 may be implemented as a bridge diode and a smoothing capacitor.
  • the primary rectifier 312 may transfer power to the next stage when the magnitude of the voltage or current provided from the current transformer 21-25 is within a preset reference size.
  • the magnitude of the reference current can be adjusted by an external operation, thereby adjusting the maximum power that can be supplied by one power converter.
  • the primary rectifier 312 may block or bypass a current exceeding the reference current to prevent the output of excessive power and perform a protection function.
  • the switching circuit unit 313 may provide a DC voltage by adjusting the duty of the switching element included therein in a pulse width modulation scheme to output a stable DC voltage.
  • the switching circuit unit 313 may be implemented as a PWM control IC including a switching device (eg, a MOSFET) therein.
  • the secondary rectifier 313 is electromagnetically coupled to the primary and primary windings that receive the power of the primary rectifier 312 provided by the switching circuit 313 and is induced by a current flowing in the primary winding. It may include a transformer having a secondary winding for outputting a current, and a diode for rectifying and smoothing the voltage induced in the secondary winding of the transformer.
  • the secondary rectifier 313 may rectify the voltage value of the power provided through the switching circuit unit 313 to a predetermined magnitude.
  • the secondary rectifier 313 may provide the output of the secondary rectifier 313, which may vary according to the size of the load 60, to the feedback circuit unit 315 so that the output does not vary greatly with the load change.
  • the feedback circuit unit 315 may perform a protection operation to reset the switching operation of the switching circuit unit 313 when an overvoltage occurs in the AC power provided from the current transformer 21-25.
  • the feedback circuit unit 315 detects and receives the magnitude of the output of the power converter 31 provided from the secondary rectifier 314 to the power summing unit 40, and maintains the magnitude of the output voltage constant. It is possible to adjust the duty of the switching circuit portion 313.
  • the feedback circuit unit 315 may detect and receive the magnitude of the voltage and the current provided from the power summing unit 40 to the load 60, and the final output voltage provided to the load 60 may be excessive. If increased, a protection operation such as stopping or resetting the operation of the switching circuit unit 313 may be performed to protect the system.
  • the power summing unit 40 adds the power output to each of the plurality of power converters 31 to 35 in the power supply module 30 to provide it to the load 60.
  • the power summing unit 40 may provide the magnitude of the final output voltage to the feedback circuit 315 of the power converters 31 to 35 to control the operation of each power converter 35 according to the final output voltage.
  • one embodiment of the present invention may further include a DC / AC converter 50 for converting the DC power output from the power summing unit 40 to AC power.
  • a DC / AC converter 50 for converting the DC power output from the power summing unit 40 to AC power.
  • an embodiment of the present invention selectively includes a DC / AC converter 50 to provide a power supply of an appropriate type required by the load 60. Can provide.
  • the power conversion unit 31 may include a damping circuit unit 316.
  • the damping circuit unit 316 may be provided for replacing the current transformer 21-25 to which the power converter 31 to which the damping circuit unit 316 belongs is connected.
  • a damping circuit portion 316 is provided for controlling the magnetization of the current transformer which is induced when necessary.
  • each power converter 31 may be linearly added, and the output voltage of each power converter 31 is added to each other through the power adder 40.
  • the load 60 can be finally output.
  • an embodiment of the present invention is implemented as a double feedback structure that feeds back the output of the secondary rectifying unit 314 and the final output of the power summing unit 40 in the power converter 31 to reflect the power control.
  • the performance of each current transformer is not constant, it can provide a constant final output.
  • the power supply unit according to the sum of the outputs of the current transformers, the CT outputs with uneven performance interfere with each other, resulting in a reduction or uneven output.
  • one current transformer and one power conversion unit can be designed to correspond one to one
  • the final output can be easily adjusted because the number of current transformers or power converters can be added together according to the desired output.
  • the electromagnetic induction power supply device can be applied to various work sites by allowing the output to be set in accordance with the line current situation, for example, if only the line current of at least 15 A By securing enough power, it can be used as a main power source for various equipment requiring power.

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Abstract

선로에 흐르는 전류로부터 변류기를 이용하여 전자기 유도 방식을 통해 필요한 전원을 생성하며, 출력을 검출하여 피드백 함으로써 출력의 조절이 가능하며, 필요에 따라 변류기와 전력 변환부를 상시 전류가 흐르는 상황에서도 간단히 추가 혹은 제거가 가능함으로써 활용도를 향상시키고 동시에 안정적이고 향상된 품질의 전원 공급이 가능한 전자기 유도 방식 전원 공급 장치가 개시된다. 상기 전자기 유도 방식 전원 공급 장치는, 선로에 흐르는 1차 전류로부터 전자기 유도 방식으로 2차 전류를 유도하여 전력을 출력하는 복수의 변류기를 포함하는 변류기 모듈; 상기 복수의 변류기에서 출력되는 전력을 각각 직류 전력로 변환하여 출력하는 복수의 전력 변환부를 포함하는 전원 모듈; 및 상기 복수의 전력 변환부에서 출력되는 직류 전력를 합산하여 부하로 제공하는 전력 합산부를 포함한다.

Description

전자기 유도 방식 전원 공급 장치
본 발명은 전자기 유도 방식 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선로에 흐르는 전류로부터 변류기를 이용하여 전자기 유도 방식을 통해 필요한 전원을 생성하며, 출력 전압 및 전류를 검출하여 피드백 함으로써 출력의 조절이 가능하며, 필요에 따라 변류기와 전력 변환부를 제거/추가 가능함으로써 활용도를 향상시키고 동시에 안정적인 전원 공급이 가능한 전자기 유도 방식 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 변류기를 기반으로 하는 전자기 유도 방식의 전원 공급장치는, 전력선, 나도체 배선 혹은 부스 바(Bus Bar) 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력 링크에 설치 되어 전력 링크로부터 전류를 유도하고, 그 유도된 전류를 이용하여 전원을 발생시켜, 전원필요 장비의 작동 전원으로 공급하는 장치이다.
종래의 전류 유도방식 기반의 전원공급 장치는, 전력 링크로부터 교류 전류를 유도하는 변류기(Current Transformer)와 변류기로부터 유도된 교류 전류를 직류 전원으로 변환시켜 전원 필요장치로 전달하는 정류기를 포함하여 이루어 진다.
그러나 이러한 종래의 전원 공급 장치는 아래와 같은 문제점들이 있다.
(1) 전력 링크의 고장 및 교체 또는 수리시 전력 링크에 흐르는 전류가 차단 되기 때문에, 유도 전류가 발생하지 않아, 전원공급을 할 수 없는 문제점이 있다.
(2) 기존의 원통형 변류기를 사용하면, 전력 링크를 최초에 설치할 때 혹은 인위적으로 전력 링크의 전원을 차단한 후에 변류기를 장착 혹은 분리해야 하는 문제점이 있다.
(3) 전원 요구 장치의 부하가 변경되었을 때, 전원 공급장치의 출력을 필요에 따라 가감할 수 없기 때문에, 새로운 전원 장치를 설계 및 제작하여야 하는 문제점이 있다.
(4) 변류기에 의한 과전류 유도시 발생되는 전원이 그대로 전원 필요 장치에 전달 되거나, 전원공급 장치에서 필요한 시간에 소진되지 못하여, 전원 필요 장비의 수명 혹은 전원공급장치의 수명에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
(5) 변류기에서 과전류가 발생하지 않더라도, 전원필요 장치에서 필요로 하는 전력 이상을 과하게 공급할 필요가 없기 때문에 불필요한 전력을 과하게 생산 공급하여, 전원장치 및 전원필요 장비에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
(6) 일반적인 전력 링크에 흐르는 전류의 크기가 15A까지 내려 갔을때도 최소한 각 변류기가 최소 1.2W 이상의 전력이 생산되어야 최소한의 전원필요 장치에 전원을 공급할 수 있는 시스템을 구성할 수 있으나, 대부분의 기존 변류기 기반의 전원 장치는 최소 전력링크의 전류 크기가 30A 이상을 요구하거나 선로 전류크기에 따른 스위치 조작에 의존하거나 내부 전원 공급장치의 동작 전원을 위한 보조 배터리를 가지고 있어, 일반적인 전력 링크의 최소 전류의 요구에 대응하지 못하는 적용 개소에 한계가 있다는 문제점이 있다.
(7) 다수의 변류기를 장착하는 구조에서는 대부분 변류기의 출력을 서로 병렬 연결하여 하나의 전원 모듈부에 직접 연결하여 출력을 증가 시키는 구조이나, 이는 각 변류기들이 동일한 특성을 가지지 않는 경우에는 상호 작용에 의해 합산된 출력이 선형적으로 증가하지 않아 전원장치의 출력 품질의 균일성을 저하시키는 문제점이 있다.
(8) 기존의 전자기 유도 방식의 전원공급 방식은 변류기와 전력 변환부가 상호 독립적으로 설계 제작되어 있어서, 각각의 성능 및 출력에 따른 각기 모듈별 관리가 되지 않을뿐더러, 같은 시스템도 설치 방법 및 설치 순서에 따른 성능 변화가 심한 문제점이 있어 왔다.
본 발명은, 필요시 전력 링크의 주 전원이 정상동작하는 상황에서 간단히 변류기 혹은 전력 변환부와 변류기를 탈부착함으로서 생성 가능한 전력을 선형적으로 증가 혹은 감소시켜 전원 필요장치에서 필요로 하는 최소한의 전력을 항시 확보할 수 있으며, 내부 전력 발생회로가 과전류 혹은 필요 이상의 전력을 생성하지 않도록 하는 제어 및 보호기능이 내장 되어 있어 장비의 오동작 및 손상을 방지할 수 있으며, 최대 출력이 각 변류기 별로 임의 조절이 가능하도록 하며 상황에 맞도록 전력 공급이 가능한 전자기 유도 방식 전원 공급 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
선로에 흐르는 1차 전류로부터 전자기 유도 방식으로 2차 전류를 유도하여 전력을 출력하는 복수의 변류기를 포함하는 변류기 모듈;
상기 복수의 변류기에서 출력되는 전력을 각각 직류 전력로 변환하여 출력하는 복수의 전력 변환부를 포함하는 전원 모듈; 및
상기 복수의 전력 변환부에서 출력되는 직류 전력를 합산하여 부하로 제공하는 전력 합산부
를 포함하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 변류기 모듈의 상기 복수의 변류기의 개수 및 상기 전원 모듈의 상기 복수의 전력 변환부의 개수는 전력 요구 장치의 사양에 따라 변경 가능하게 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전력 변환부는, 상기 변류기로부터 제공되는 유도 전력을 직류 전압으로 변환하는 1차 정류부; 상기 1차 정류부에 의해 변환된 직류 전압을 펄스폭 변조 방식으로 스위칭하여 출력하는 스위칭 회로부; 및 상기 스위칭 회로부에서 출력되는 전압에 의해 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하는 2차 정류부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 1차 정류부는, 상기 변류기로부터 제공받는 전류의 크기가 사전 설정된 기준 전류의 크기 이내인 경우 상기 변류기로부터 제공되는 유도 전력을 직류 전압으로 변환하여 상기 스위칭 회로부로 제공할 수 있다. 또한, 1차 정류부는 기준 전류의 범위를 벗어나는 과도한 전류는 차단 또는 바이패스 시킴으로 과전류에 대한 보호 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전력 변환부는, 상기 2차 정류부의 출력 전압 및 상기 전력 합산부의 출력 전압 및 전류를 피드백 받아, 상기 스위칭 회로부에 이루어지는 펄스폭 변조의 펄스폭 듀티를 제어하는 피드백 회로부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 변류기는 상기 선로 상에서 탈부착이 가능한 분리형 변류기이며, 상기 전력 변환부는 상기 변류기의 분리시 상기 변류기의 자화를 조절하는 댐핑회로부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 전력 합산부의 출력을 교류 전력으로 변환하는 직류/교류 변환부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선로에 흐르는 전류로부터 전자기 유도 방식을 통해 주 전원을 생성하여 전원을 요구하는 장비에 전원으로 공급함으로써 선로에 흐르는 전류에 상관없이 안정적으로 전원을 공급할 수 있으며, 필요에 따라서 용이하게 선로 전류에 상관없이 변류기와 전원장치를 추가 또는 제거할 수 있어 전력 관리의 용이성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전원을 요구하는 장비의 전력 수요가 변화되는 경우에도, 변류기 혹은 전력 변환부와 변류기를 간단히 추가 및 제거를 함으로서 필요 전력을 확보있도록 할 수 있으며, 탈부착이 가능한 분리형 변류기를 사용함으로서 배전선로의 환경에 상관없이 설치 및 관리 의 편리를 증대시킬 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 전원 장치 각각의 출력과, 복수의 전원 장치의 출력을 합산한 최종 출력을 2중으로 피드백하여 전력 제어에 반영하므로, 제품의 안정성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 각 변류기의 성능이 일정하지 않아도, 최종 출력 일정하게 제공하여 출력 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치에 포함된 전력 변환부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치는, 변류기 모듈(20), 전원 모듈(30) 및 전력 합산부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
변류기 모듈(20)은 복수의 변류기(21-25)를 포함할 수 있다. 복수의 변류기(21-25) 각각은 전력선, 나도체 배선 또는 부스 바(Bus Bar) 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력 링크로부터 전류를 유도할 수 있다. 통상적으로, 대용량 전류가 흐르는 전력 링크는 선로라 표현될 수 있다. 변류기(21-25)는, 1차측 권선이 되는 선로에 흐르는 1차 전류를 유도할 수 있는 2차측 권선을 포함할 수 있으며 1차측 권선에 흐르는 대용량 전류에 따른 전자기 유도에 의해 2차측 권선에 유도되는 전류를 출력할 수 있다.
전원 모듈(30)은 변류기 모듈(20)에 포함된 복수의 변류기(21-25)에서 전자기 유도에 의해 유도되어 출력되는 각각의 2차 전류를 제공받아 원하는 크기의 직류 전압로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위해 전원 모듈(30)은 각각의 변류기(21-25)로부터 출력되는 2차 전류를 제공받아 이를 변환하기 위한 복수의 전력 변환부(31-35)를 포함할 수 있다. 복수의 전력 변환부(31-35) 각각은 각각 하나 또는 복수의 변류기(21-25)에서 출력되는 2차 전류를 제공받아 직류 전류로 변환하여 출력할 수 있다.
전원 모듈(30)은 복수의 전력 변환부의 개수를 변경 가능하게 구현될 수 있다. 즉, 부하(60)에서 요구하는 전력의 크기에 따라 전원 모듈(30) 내 전력 변환부(31-35)를 탈부착하여 전원을 필요로 하는 장치에서 요구되는 적절한 전력이 출력될 수 있도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치에 포함된 전력 변환부를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 전력 변환부(31)는, 필터부(311), 1차 정류부(312), 제어부(313), 2차 정류부(314), 및 피드백 회로부(315)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 전력 변환부(31)는 변류기(21-25)의 탈부착을 가능하게 하기 위한 변류기(21-25)의 자화 제어용 댐핑회로부(316)를 더 포함할 수 있다.
필터부(311)는 2차 전류를 제공하는 변류기(21-25)에서 출력되는 유도 전류에 대한 필터링을 수행하기 위한 것으로, EMI(ElectroMagnetic Interference)나 기타 노이즈를 제거하기 위한 필터이다.
1차 정류부(312)는 변류기(21-25)로부터 제공받는 전력을 직류 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 1차 정류부(312)는 브릿지 다이오드와 평활 캐패시터로 구현될 수 있다. 또한, 1차 정류부(312)는 변류기(21-25)로부터 제공받는 전압 혹은 전류의 크기가 사전 설정된 기준 크기 이내인 경우 다음 단으로 전력을 전달할 수 있다. 기준 전류의 크기는 외부의 조작에 의해 조정 가능하게 할 수 있으며, 이를 통해 하나의 전력 변환부에 의해 공급 가능한 최대 전력을 조정할 수 있다. 1차 정류부(312)는 기준 전류를 초과하는 전류를 차단 또는 바이패스 시킴으로써 과도 전력의 출력을 방지하고 및 보호기능을 수행할 수 있다.
스위칭 회로부(313)는, 안정된 직류 전압을 출력하기 위해 펄스폭 변조 방식으로 그 내부에 포함된 스위칭 소자의 듀티를 조정하여 직류 전압을 제공할 수 있다. 스위칭 회로부(313)는 스위칭 소자(예를 들어, MOSFET)를 내부에 포함하는 PWM 제어 IC로 구현될 수 있다.
2차 정류부(313)는 스위칭 회로부(313)에 의해 제공되는 1차 정류부(312)의 전력을 제공받는 1차측 권선 및 1차측 권선과 전자기적으로 결합하여 1차측 권선에 흐르는 전류에 의해 유도되는 전류를 출력하는 2차측 권선을 갖는 트랜스포머와, 트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하고 평활화하는 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 2차 정류부(313)는 스위칭 회로부(313)를 거쳐 제공되는 전력의 전압값을 사전 설정된 크기로 정류할 수 있다. 2차 정류부(313)는 부하(60)의 크기에 따라서 변화될 수 있는 2차 정류부(313)의 출력을 피드백 회로부(315)로 제공하여 출력이 로드 변화에 따라 크게 변동되지 않게 할 수 있다.
피드백 회로부(315)는 변류기(21-25)에서 제공되는 교류 전력에 과전압이 발생하는 경우 스위칭 회로부(313)의 스위칭 동작을 리셋하는 보호동작을 수행할 수 있다. 또한, 피드백 회로부(315)는 2차 정류부(314)에서 전력 합산부(40)로 제공되는 전력 변환부(31)의 출력의 크기를 검출하여 제공받으며, 출력 전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있도록 스위칭 회로부(313)의 듀티를 조정할 수 있게 한다.
또한, 피드백 회로부(315)는, 전력 합산부(40)에서 부하(60)로 제공되는 전압 및 전류의 크기를 검출하여 제공받을 수 있으며, 부하(60)로 제공되는 최종적인 출력 전압이 과도하게 증가한 경우 시스템 보호를 위해 스위칭 회로부(313)의 동작을 정지시키거나 리셋하는 것과 같은 보호동작을 수행할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전력 합산부(40)는 전원 모듈(30) 내의 복수의 전력 변환부(31-35) 각각에 출력되는 전력을 합산하여 부하(60)로 제공한다. 또한, 전력 합산부(40)는 최종 출력 전압의 크기를 전력 변환부(31-35)의 피드백 회로(315)으로 제공하여 최종 출력 전압에 따라 각 전력 변환부(35)의 동작을 제어할 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 일 실시형태는 전력 합산부(40)에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 직류/교류 변환부(50)를 더 포함할 수 있다. 전력을 요구하는 부하에 대응되는 장치가 교류 전원을 필요로하는 경우, 본 발명의 일 실시형태는 직류/교류 변환부(50)를 선택적으로 포함함으로써 부하(60)에서 요구되는 적절한 형태의 전원을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서, 전력 변환부(31)는 댐핑회로부(316)를 포함할 수 있다. 댐핑회로부(316)는 자신이 속한 전력 변환부(31)가 연결된 변류기(21-25)의 교체를 위해 구비될 수 있다. 예를 들어, 선로전류가 15 A 이상 흐르는 경우, 각 변류기에서 발생하는 유도전압에 의해, 분리구조로 되어 있는 변류기가 유도되는 자기력에 의해 상호 결합하여 물리적인 힘으로 이를 분리하기가 용이하지 않다. 즉, 분리 구조의 변류기는 선로에 전류가 흐르는 경우 분리가 매우 어려우므로, 선로에 흐르는 전류를 차단하지 않고서는 변류기를 분리할 수 없다. 본 발명의 일 실시형태에서는 필요시 유기되는 변류기의 자화를 제어하기 위한 댐핑회로부(316)를 구비한다. 이러한 댐핑회로부(316)를 구비함으로써, 본 발명의 일 실시형태는 선로전류가 흐르는 상황에서도 분리 구조의 변류기를 쉽게 탈부착이 가능하여 진다.
전술한 것과 같은 본 발명의 일 실시형태는, 각각의 전원 변환부(31)를 선형적으로 추가할 수 있으며, 각 전원 변환부(31)이 출력 전압은 전력 합산부(40)를 통해 서로 합산되어 부하(60) 최종 출력될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태는, 전원 변환부(31) 내의 2차 정류부(314)의 출력과 전력 합산부(40)의 최종 출력을 피드백하여 전력 제어에 반영하는 2중 피드백 구조로 구현되므로 제품의 안정성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 각 변류기의 성능이 일정하지 않아도, 최종 출력 일정하게 제공할 수 있다. 특히, 종래 기술에서는 각 변류기의 출력을 서로 합산한 전력에 따라 전원부를 설계함으로서, 성능이 균일하지 않은 각 CT 출력들이 서로 간섭 현상을 일으켜, 출력이 감소 혹은 균일하지 않는 문제가 있었으며, 또한 전원부 설계가 고전압, 고 전류 설계를 해야 하는 문제로 되어, 전원부 설계가 힘들고, 성능에 악영향을 주는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 실시형태에서는 하나의 변류기와 하나의 전력 변환부를 일대일 대응시켜 설계가 가능하므로, 제품 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 원하는 출력에 따라서 변류기의 개수 혹은 전력변환기를 함께 추가하면 되므로 최종 출력을 용이하게 조정 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기 유도 방식 전원 공급 장치는, 선로 전류 상황에 맞추어 출력을 설정할 수 있게 함으로써 다양한 작업 현장에 적용이 가능하고, 예를 들어 최소 15 A 이상의 선로전류만 확보되면 충분히 원하는 전력을 확보함으로써 전원이 요구되는 다양한 장비의 주 전원으로 활용이 가능하다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 선로에 흐르는 1차 전류로부터 전자기 유도 방식으로 2차 전류를 유도하여 전력을 출력하는 복수의 변류기를 포함하는 변류기 모듈;
    상기 복수의 변류기에서 출력되는 전력을 각각 직류 전력로 변환하여 출력하는 복수의 전력 변환부를 포함하는 전원 모듈; 및
    상기 복수의 전력 변환부에서 출력되는 직류 전력를 합산하여 부하로 제공하는 전력 합산부
    를 포함하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변류기 모듈의 상기 복수의 변류기의 개수 및 상기 전원 모듈의 상기 복수의 전력 변환부의 개수는 전력 요구 장치의 사양에 따라 변경 가능하게 구현된 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환부는,
    상기 변류기로부터 제공되는 유도 전력을 직류 전압으로 변환하는 1차 정류부;
    상기 1차 정류부에 의해 변환된 직류 전압을 펄스폭 변조 방식으로 스위칭하여 출력하는 스위칭 회로부;
    상기 스위칭 회로부에서 출력되는 전압에 의해 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하는 2차 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변류기는 상기 선로 상에서 탈부착이 가능한 분리형 변류기이며, 상기 전력 변환부는 상기 변류기의 선로상에서 분리하기 위해 상기 변류기의 자화를 조절하기 위한 댐핑회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 1차 정류부는,
    상기 변류기로부터 제공받는 전류의 크기가 사전 설정된 기준 전류의 크기 이내인 경우 상기 변류기로부터 제공되는 유도 전력을 직류 전압으로 변환하여 상기 스위칭 회로부로 제공하고, 상기 기준 전류의 크기를 초과하는 전류는 차단 또는 바이패스 시켜 과전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 전력 변환부는,
    상기 2차 정류부의 출력 및 상기 전력 합산부의 출력을 피드백 받아, 상기 스위칭 회로부에 이루어지는 펄스폭 변조의 펄스폭 듀티를 제어하는 피드백 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 합산부의 출력을 교류 전력으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 직류/교류 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 방식 전력 공급 장치.
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