KR101315442B1

KR101315442B1 - 순간정전 보상장치 및 방법

Info

Publication number: KR101315442B1
Application number: KR1020130024700A
Authority: KR
Inventors: 이창경
Original assignee: 주식회사 씨엔에이치시스템
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-10-14

Abstract

본 발명은 충전부와, 상용 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력변환부와, 상기 상용 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부와, 상기 부하와 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 전압강하 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하고 상기 상용 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 상기 통신부를 통해 상기 부하로 정전 안내정보를 전송하는 제어부를 포함하는 순간정전 보상장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

순간정전 보상장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING INSTANT POWER FAILURE}

본 발명은 순간정전이 발생할 경우에 부하로 안정된 교류전력을 공급하면서 부하와 통신을 수행하여 정전의 발생을 안내하는 정전 안내정보를 전송하고, 충전부에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터의 충전전압을 모니터링하는 순간정전 보상장치 및 방법에 관한 것이다.

산업현장에서 공작기계 등을 비롯한 각종 부하로 공급되는 상용 교류전력은 신뢰성이 매우 높으나, 순간정전 등과 같은 전력 불안정 상태가 빈번하게 발생하고 있다.

이러한 순간정전은 부하가 생산하는 제품들의 불량을 발생시키거나 생산라인의 가동을 중단하게 하여 제품의 생산업자들에게 막대한 손실을 초래하게 된다.

상기 순간정전은 전력 계통상의 단락사고, 낙뢰 및 대용량 부하(load)의 스위칭 동작 등으로 인하여 발생되는 것으로서 전력 계통상 이러한 비정상적인 전력품질 상태의 지속시간은 일반적으로 1sec 이하이며, 그 이상의 시간 동안 계속 정전이 지속될 경우에 영구정전으로 간주하여 부하의 동작을 정지시켜야 된다.

대부분의 산업용 장비들은 기계적 속성과 전기적 관성 등으로 인하여 순간정전을 견딜 수 있도록 설계되어 있으나, 릴레이(Relays), 스타터(starters), 마이크로 컨트롤러(Micro controllers) 등의 부품들은 수 사이클 이내의 극히 짧은 시간동안 발생하는 순간정전에 의해서도 동작이 정지되는 경우가 많다.

따라서, 이러한 전력장애에 대비하여, 순간정전이 발생하더라도 부하에는 지속적으로 안정된 교류전력을 공급할 수 있는 순간정전 보상장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.

상기 순간정전 보상장치는 평상시 충전부에 미리 전력을 저장하여 두고, 짧은 시간의 순간정전 및 전압강하와 같은 전력장애가 발생할 경우에 상기 충전부의 충전전력으로, 부하에는 연속적으로 교류전력이 공급되게 하여 정상으로 구동될 수 있도록 한다.

그러나 상기 순간정전 보상장치는 순간정전이 발생하였을 경우에 충전부의 충전전력으로 교류전력을 발생하여 부하에 공급할 뿐이고, 정전의 발생에 대한 정보는 알려주지 않고 있다.

그러므로 상기 충전부에 충전되어 있는 전력이 모두 방전될 경우에 상기 부하로 더 이상 안정된 교류전력을 공급하지 못하고, 이로 인하여 현재 부하가 작업중인 동작이 손상되었다.

또한 상기 순간정전 보상장치는 통상적으로 복수 개의 슈퍼 커패시터를 직렬로 연결하여 충전부를 구성하고, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터에 직류전력을 충전하고 있다.

상기 직렬로 연결한 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 어느 하나의 슈퍼 커패시터에 불량이 발생하여 정상적인 전압이 충전되지 않게 되면, 나머지 다른 슈퍼 커패시터의 충전전압이 허용 전압 이상으로 상승하게 되고, 이러한 상태가 지속될 경우에 정상적인 슈퍼 커패시터의 불량을 초래하게 된다.

그러나 종래에는 충전부에 충전된 전체 전압만을 검출하여 과전압의 충전을 방지할 뿐이고, 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 충전전압을 모니터링하여 이상 여부를 검출하지는 못하였다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0104006호(2010. 09. 29. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정전이 발생되었을 경우에 제어부가 부하와 통신을 수행하여 정전의 발생을 안내하는 정전 안내정보를 전송함으로써 정전으로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 하는 순간정전 보상장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 직렬 연결된 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각에 과전압이 충전되는지의 여부를 모니터링하고 어느 하나의 슈퍼 커패시터라도 과전압의 충전이 검출될 경우에 경보를 발생하는 순간정전 보상장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 순간정전 보상장치는, 충전부와, 상용 교류전력이 입력될 경우에 상기 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력변환부와, 상기 상용 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부와, 상기 부하와 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 전압강하 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하고 상기 상용 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 상기 통신부를 통해 상기 부하로 정전 안내정보를 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 외부의 교류전력을 상기 부하로 출력 또는 차단하기 위한 스위칭부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압강하 검출부의 검출신호로 외부의 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 상기 스위칭부를 턴 오프시켜 상기 외부의 교류전력을 차단하게 제어할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 충전부의 충전전압을 검출하기 위한 충전전압 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전전압 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하여 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어할 수 있다.

상기 정전 안내정보는, 정전이 발생되어 경과된 정전 경과시간 및 상기 충전부의 충전전력으로 보상전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 충전부에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각의 충전전압을 모니터링하기 위한 모니터링부와, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 과전압 충전을 경보하기 위한 경보부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모니터링부가 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었음을 검출할 경우에 상기 경보부에서 경보가 발생하도록 제어할 수 있다.

상기 복수 개의 슈퍼 커패시터는 직렬 연결되고, 상기 충전부는, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 병렬 연결되는 복수 개의 저항을 더 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 저항은, 저항 값이 동일할 수 있다.

상기 모니터링부는, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 충전전압을 각각 모니터링하는 복수 개의 단위 모니터링부를 포함하고, 상기 복수 개의 단위 모니터링부 각각은, 상기 슈퍼 커패시터의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드와, 상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 동작하여 과전압 검출신호를 발생하는 포토 커플러를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상장치는, 상기 상용 교류전력을 스위칭하여 상기 부하로 공급 또는 차단하기 위한 스위칭부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압강하 검출부의 검출신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 스위칭할 수 있다.

그리고 본 발명의 순간정전 보상방법은, 제어부가, 전압강하 검출부의 검출신호로 상용 교류전력의 전압강하 발생여부를 판단하는 단계와, 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 전력변환부가 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부에 충전하는 단계와, 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력변환부가 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하는 단계와, 상기 제어부가 정전 발생에 대한 정전 안내정보를 생성하여 통신부를 통해 상기 부하로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어부가, 전압강하 검출부의 검출신호로 상용 교류전력의 전압강하 발생여부를 판단하는 단계는, 상용 교류전력의 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부가 스위칭부를 턴 온시켜 부하로 상용 교류전력이 공급되게 하는 단계와, 상용 교류전력의 전압강하가 발생되었을 경우에 상기 제어부가 상기 스위칭부를 턴 오프시켜 상용 교류전력이 부하로 공급되지 않게 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 전력변환부가 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부에 충전하는 단계는, 상기 제어부가 충전전압 검출부의 검출신호로 상기 충전부의 만충전 여부를 판단하는 단계와, 상기 충전부가 만충전되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력변환부가 상기 충전부에 전력을 충전하는 단계와, 상기 충전부의 만충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 전력변환부를 정지시켜 상기 충전부의 과충전을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어부가 정전 발생에 대한 정전 안내정보를 생성하여 통신부를 통해 상기 부하로 전송하는 단계는, 상기 제어부가 정전 경과시간을 카운트하는 단계와, 상기 제어부가 상기 충전부의 충전전력으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 판단하는 단계와, 상기 제어부가 상기 정전 안내정보로 상기 정전 경과시간 또는 전력공급 잔여시간을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상방법은, 상기 제어부가, 상기 전압강하 검출부의 검출신호로 상용 교류전력의 정상 입력여부를 판단하는 단계와, 상기 상용 교류전력의 정상 입력이 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 부하로 정전 복구의 정보를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 순간정전 보상방법은, 상기 제어부가 모니터링부의 검출신호를 입력하여 상기 충전부에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 과전압 충전 여부를 판단하는 단계와, 상기 과전압 충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 경보부를 제어하여 경보를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 순간정전 보상장치 및 방법에 따르면, 정전이 발생되었을 경우에 부하로, 정전의 발생에 대한 정전 발생 경과시간 또는 전력공급 잔여시간 등을 포함하는 정전 안내정보를 전송한다.

그러므로 부하는 정전에 대비하여 현재 동작중인 작업 데이터를 저장하는 등의 소정의 동작을 수행하여 정전의 발생에 대한 피해를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명은 충전부를 구성하는 복수 개의 커패시터들의 충전전압을 각각 모니터링하여 과전압의 충전여부를 판단하고, 어느 하나의 슈퍼 커패시터라도 과전압이 충전될 경우에 경보를 발생한다.

그러므로 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 어느 하나라도 불량이 발생할 경우에 바로 점검하여 교체할 수 있고, 이로 인하여 불량이 발생한 슈퍼 커패시터에 의해 정상 동작하는 슈퍼 커패시터들에 불량이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 순간전압 보상장치의 실시 예를 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 순간전압 보상장치에서 충전부 및 모니터링부의 실시 예를 보인 회로도,
도 3은 본 발명의 순간전압 보상장치에서 단위 모니터링부의 실시 예를 보인 회로도, 및
도 4는 본 발명의 순간전압 보상방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다.

이하, 본 발명과 관련된 순간정전 보상장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 순간정전 보상장치의 실시 예를 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 상용 교류전력이 입력되는 입력 CB(Circuit Breaker)이고, 부호 106은 부하로 교류전력을 공급하는 출력 CB이다. 상기 입력 CB(100) 및 출력 CB(106)의 사이에는, 상용 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부(102)와, 무접점으로 상용 교류전력을 스위칭하여 부하로 공급 또는 차단하는 스위칭부(104)를 순차적으로 포함할 수 있다.

부호 108은 충전부이다. 상기 충전부(108)는 복수 개의 슈퍼 커패시터가 직렬 연결되고, 직렬 연결된 복수 개의 슈퍼 커패시터에 직류전력이 충전되며, 충전된 직류전력을 방전한다.

부호 110은 전력변환부이다. 상기 전력변환부(110)는 교류전력을 직류전력으로 변환하는 컨버터(110a)와, 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(110b)를 포함할 수 있다. 상기 컨버터(110a)는 상기 스위칭부(104)에서 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부(108)에 충전한다. 상기 인버터(110b)는 상기 충전부(108)에 충전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상기 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력된다.

부호 112는 충전전압 검출부이다. 상기 충전전압 검출부(112)는 상기 충전부(108)에 충전된 직류전력의 전압을 검출한다.

부호 114는 모니터링부이다. 상기 모니터링부(114)는 상기 충전부(108)에 구비되어 있는 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각에 미리 설정된 전압 이상의 과전압이 충전되는지의 여부를 모니터링하여 과전압 충전이 검출될 경우에 과전압 검출신호를 발생한다.

부호 116은 제어부이다. 상기 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)의 검출신호로 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 판단하고, 전압 강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 스위칭부(104)를 턴 온시켜 부하로 상용 교류전력이 공급되게 한다. 또한 상기 제어부(116)는 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생하지 않았을 경우에 상기 전력변환부(110)의 컨버터(110a)가 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부(108)에 충전시키게 제어하고, 상기 충전전압 검출부(112)가 상기 충전부(108)의 충전완료를 검출할 경우에 상기 컨버터(110a)를 정지시켜 상기 충전부(108)에 과전압이 충전되지 않게 제어한다. 또한 상기 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)가 상기 상용 교류전력의 전압강하를 검출할 경우에 상기 스위칭부(104)를 턴 오프로 스위칭시켜 상용 교류전력을 차단하게 제어하고, 상기 전력변환부(110)의 인버터(110b)가 상기 충전부(108)의 충전전력을 교류전력으로 변환한 후 상기 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력하게 제어하며, 정전 안내정보를 발생하여 상기 부하로 전송하는 것을 제어한다. 또한 상기 제어부(116)는 상기 모니터링부(114)의 모니터링 신호를 입력하여 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 과전압 충전여부를 각각 판단하고 과전압 충전이 판단될 경우에 경보를 발생하는 것을 제어한다.

상기 118은 통신부이다. 상기 통신부(118)는 부하와 통신을 수행하여, 상기 제어부(116)가 제공하는 정전 안내정보를 전송한다.

부호 120은 경보부이다, 상기 경보부(120)는 상기 제어부(116)의 제어에 따라 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터들의 과전압 충전을 경보한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 순간정전 보상장치는 외부의 상용 교류전력이 입력 CB(100)를 통해 전압강하 검출부(102)로 입력된다.

상기 전압강하 검출부(102)는 상기 외부의 상용 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 검출하고, 검출신호를 발생한다.

그리고 제어부(116)는 상기 전압강하 검출부(102)의 검출신호를 입력하여 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되었는지의 여부를 판단한다. 상기 전압 강하가 발생되지 않았을 경우에 상용 교류전력이 정상으로 입력되는 것으로서 상기 제어부(116)는 스위칭부(104)를 턴 온시켜 상용 교류전력을 통과시키게 제어한다.

여기서, 상기 스위칭부(104)는 예를 들면, 무접점으로 교류전력을 스위칭할 수 있는 반도체 스위칭 소자를 사용하는 것으로서 상기 제어부(116)는 상기 반도체 스위칭 소자를 턴 온시켜 상용 교류전력을 통과시키게 제어한다.

그러면, 상기 입력 CB(100)를 통해 입력되는 상용 교류전력은 전압강하 검출부(102), 스위칭부(104) 및 출력 CB(106)를 순차적으로 통해 부하로 공급된다.

이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(112)가 검출하는 충전전압을 입력하여 충전부(108)에 직류전력이 만충전되어 있는지의 여부를 판단한다.

상기 충전부(108)에 직류전력이 만충전되어 있지 않을 경우에 상기 제어부(116)는 전력변환부(110)의 컨버터(110a)를 제어하여, 상기 컨버터(110a)가 상기 스위칭부(104)에서 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 상기 충전부(108)로 출력하여 충전시킨다.

상기 컨버터(110a)가 상기 충전부(108)에 직류전력을 충전시키는 상태에서 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(112)가 검출하는 충전전압을 입력하여 충전부(108)에 직류전력이 만충전되는지의 여부를 반복 판단하고, 만충전될 경우에 상기 컨버터(110a)를 정지시켜 상기 충전부(108)에 과전압이 충전되지 않도록 제어한다.

또한 상기 제어부(116)는 모니터링부(114)가 출력하는 모니터링신호를 입력하여 상기 충전부(108)에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각에 과전압이 충전되는지의 여부를 판단한다. 판단 결과, 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전될 경우에 상기 제어부(116)는 경보부(120)를 제어하여 경보를 발생한다.

그러므로 작업자는 경보부(120)의 경보를 통해 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터들 중에서 불량이 발생한 슈퍼 커패시터가 있음을 판단하고, 즉시 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터들을 점검하여 불량이 발생한 슈퍼 커패시터들을 교체하는 작업을 수행할 수 있다.

한편, 상기 제어부(116)는, 상기 전압강하 검출부(102)의 검출신호를 입력하여, 상용 교류전력에 전압강하가 발생되는지의 여부를 반복 판단하고, 전압강하가 발생되었음이 판단될 경우에 먼저 스위칭부(104)를 턴 오프시켜 상용 교류전력을 차단시키게 제어한다.

그리고 상기 제어부(116)는 전력변환부(110)의 인버터(110b)를 제어하여, 상기 인버터(110b)가 상기 충전부(108)에 충전되어 있는 직류전력을 교류전력으로 변환하고, 변환한 교류전력을 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력하여 순간정전에 대한 보상동작을 수행한다.

또한 상기 제어부(116)는, 상기 전압강하 검출부(102)가 전압강하를 검출한 시간 이후의 정전 경과시간을 카운트하고, 현재 충전부(108)에 충전되어 있는 직류전력으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 계산한다. 그리고 상기 제어부(116)는 통신부(118)를 통해 부하와 통신을 수행하여 상기 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간을 정전 안내정보로 전송한다.

그러면, 상기 부하는 상기 정전 안내정보에 따라 현재 작업중인 동작 데이터를 저장하는 등의 소정의 작업을 수행할 수 있어 정전의 발생으로 인한 피해를 최소화한다.

도 2는 본 발명의 순간전압 보상장치에서 충전부 및 모니터링부의 실시 예를 보인 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 충전부(108)는 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)가 직렬 연결되고, 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에는 동일한 저항 값을 갖는 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들이 병렬 연결된다.

그리고 본 발명의 모니터링부(114)는 복수 개의 단위 모니터링부(114-1, 114-2, …, 114-N)를 포함하는 것으로서 상기 복수 개의 단위 모니터링부(114-1, 114-2, …, 114-N)들 각각은 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에 과전압이 충전되었는지의 여부를 모니터링하여 과전압 충전이 검출될 경우에 과전압 검출신호를 발생한다.

도 3은 본 발명의 순간전압 보상장치에서 단위 모니터링부의 실시 예를 보인 회로도이다. 도 3을 참조하면, 복수 개의 단위 모니터링부(114-1, 114-2, …, 114-N)들 각각은 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1)들 각각의 양 단자 사이에 정전압 다이오드(ZD), 저항(R2) 및 포토 커플러의 발광부(LD)가 직렬 접속되고, 포토 커플러의 수광 트랜지스터(TR)의 콜렉터에, 전원단자(Vcc)가 저항(R3)을 통해 접속되어 수광 트랜지스터(TR)의 콜렉터 및 저항(R3)의 접속점에서 과전압 검출신호가 출력되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 충전부(108)는, 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들 각각이 병렬 연결되어 있다.

상기 복수 개의 저항(R1; R1-1, R1-2, …, R1-N)들 각각은 동일한 저항 값을 갖는 것으로서 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 각각에 동일한 전압이 충전될 수 있게 한다.

그리고 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들의 충전전압은 단위 모니터링부(114-1, 114-2, …, 114-N)들의 정전압 다이오드(ZD) 및 저항(R2)을 통해 포토 커플러의 발광소자(LD)에 인가된다.

여기서, 상기 저항(R2)은 상기 발광소자(LD)로 과전류가 흐르지 않도록 제한하는 역할을 한다.

상기 슈퍼 커패시터(C1)의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 포토 커플러의 발광소자(LD)가 점등되고, 수광 트랜지스터(TR)가 턴 온되어 저전위의 과전압 검출신호가 출력된다.

예를 들면, 정전압 다이오드의 동작전압이 1.5V이며, 발광소자(LD)의 발광전압이 0.7V라고 가정하고, 상기 슈퍼 커패시터(C1)에 2.2V 미만의 전압이 충전될 경우에 상기 정전압 다이오드(ZD)가 턴 오프되고, 상기 발광소자(LD)가 점등되지 않아 과전압 검출신호는 출력되지 않는다.

그러나 상기 슈퍼 커패시터(C1)에 2.2V를 초과하는 전압이 충전될 경우에 정전압 다이오드(ZD)가 턴 온되고, 상기 발광소자(LD)가 점등되므로 수광 트랜지스터(TR)가 턴 온되어 저전위의 과전압 검출신호가 출력된다.

상기 과전압 검출신호는 제어부(116)로 입력된다. 그러면, 상기 제어부(116)는 경보부(120)를 제어하여, 충전부(108)의 슈퍼 커패시터(C1-1, C1-2, …, C1-N)에 이상이 있음을 알리는 경보를 발생한다.

도 4는 본 발명의 순간정전 보상방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 4를 참조하면, 제어부(116)는 전압강하 검출부(102)가 검출하는 전압강하 검출신호를 입력하고(S400), 입력한 전압강하 검출신호로, 상용 교류전력에 전압강하가 발생하였는지의 여부를 판단한다(S402).

상기 판단 결과, 상용 교류전력의 전압강하가 발생하지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 스위칭부(104)를 턴 온하여 부하로 상용 교류전력이 공급되게 제어한다(S404).

그리고 상기 제어부(116)는 충전전압 검출부(112)가 검출하는 충전전압 검출신호를 입력하고(S406), 입력한 충전전압 검출신호로 충전부(108)의 전력충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S408).

상기 충전부(108)의 전력충전이 완료되었을 경우에 상기 제어부(116)는 컨버터(110a)를 정지시켜 상기 충전부(108)에 과전압이 충전되지 않게 하고(S410), 상기 충전부(108)의 전력충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 컨버터(110a)를 동작시켜 충전부(108)에 직류전력이 충전되게 한다(S412).

그리고 상기 제어부(116)는 모니터링부(114)로부터 과전압 검출신호를 입력하고(S414), 입력한 과전압 검출신호로 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었는지의 여부를 판단한다(S416).

상기 판단 결과 복수 개의 슈퍼 커패시터(C1; C1-1, C1-2, …, C1-N)들 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었음이 판단될 경우에 상기 제어부(116)는 경보부(120)를 제어하여 과전압의 충전을 경보한다(S418).

한편, 상기 단계(S402)에서 상용 교류전력의 전압강하가 검출될 경우에 상기 제어부(116)는 스위칭부(104)를 턴 오프시켜 상용 교류전력을 차단시키게 한다(S420).

그리고 상기 제어부(116)는 인버터(110b)를 동작시켜 전력 보상동작을 수행한다(S422). 즉, 상기 제어부(116)의 제어에 따라, 상기 인버터(110b)가 충전부(108)에 충전되어 있는 직류전력을 교류전력으로 변환하고, 변환한 교류전력을 출력 CB(106)를 통해 부하로 출력한다.

이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 정전 경과시간을 카운트하고(S424), 현재 충전부(108)에 충전된 직류전력으로 교류전력을 공급할 수 있는 잔여 시간을 판단한다(S426).

그리고 상기 제어부(116)는 통신부(118)를 통해 부하와 통신을 수행하여 상기 정전 안내정보로 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간을 전송한다(S428).

여기서, 상기 제어부(116)가 정전 안내정보로 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간을 모두 전송하는 것을 예로 들었으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간 중에서 어느 하나만을 전송하게 할 수도 있다.

상기 부하는 상기 제어부(116)가 전송하는 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간에 따라 현재 수행하던 작업 데이터를 저장하는 등의 소정의 동작을 수행하여 작업 데이터가 손상되지 않고, 불량품의 생산을 최소화할 수 있다.

이와 같은 상태에서 상기 제어부(116)는 전압강하 검출부(102)의 검출신호를 입력하여 정전이 복구되었는지의 여부를 판단한다(S430).

상기 판단 결과 정전이 복구되었을 경우에 상기 제어부(116)는 상기 부하로 정전이 복구되었음을 알리는 정전복구정보를 전송하고(S432), 상기 단계(S400)로 복귀하여 상술한 바와 같이 외부의 상용 교류전력이 부하로 공급되게 하는 동작을 수행한다.

그리고 상기 판단 결과 정전이 복구되지 않았을 경우에 상기 제어부(116)는 충전부(108)의 충전전력이 모두 방전되었는지의 여부를 판단하고(S434), 충전부(108)의 충전전력이 모두 방전될 때까지 상기 단계(S422)로 복귀하여 전력 보상동작을 계속 수행하면서 정전 경과시간 및 전력공급 잔여 시간을 판단하고, 부하로 정전 경과시간 및 전력공급 잔여시간을 포함하는 정전 안내정보를 전송하는 동작을 반복 수행한다.

상기와 같이 설명된 순간정전 보상장치의 정전 안내장치 및 방법은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 입력 CB 102 : 전압강하 검출부
104 : 스위칭부 106 : 출력 CB
108 : 충전부 110 : 전력변환부
110a : 컨버터 110b : 인버터
112 : 충전전압 검출부 114 : 모니터링부
114-1, 114-2, …, 114-N : 단위 모니터링부
116 : 제어부 118 : 통신부
120 : 경보부 C1 : 슈퍼 커패시터
R1∼R3 : 저항 ZD : 정전압 다이오드
LD : 발광소자 TR : 수광 트랜지스터

Claims

충전부;
상용 교류전력이 입력될 경우에 상기 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부에 충전시키고 상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하기 위한 전력변환부;
상기 상용 교류전력의 전압강하를 검출하기 위한 전압강하 검출부;
상기 부하와 통신을 수행하기 위한 통신부; 및
상기 전압강하 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하고 상기 상용 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 상기 충전부의 충전전력용량으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 판단한 후 상기 전력공급 잔여시간을 포함하는 정전 안내정보를 생성하며, 생성한 정전 안내정보를 상기 통신부를 통해 상기 부하로 전송하여, 상기 부하가 정전에 대비한 작업을 수행할 수 있게 하는 제어부;를 포함하는 순간정전 보상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상용 교류전력을 상기 부하로 출력 또는 차단하기 위한 스위칭부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 전압강하 검출부의 검출신호로 상기 상용 교류전력의 전압강하가 판단될 경우에 상기 스위칭부를 턴 오프시켜 상기 상용 교류전력을 차단하게 제어하는, 순간정전 보상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 충전부의 충전전압을 검출하기 위한 충전전압 검출부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 충전전압 검출부의 검출신호에 따라 상기 전력변환부를 제어하여 상기 충전부에 과전압이 충전되지 않게 제어하는, 순간정전 보상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정전 안내정보는,
정전이 발생되어 경과된 정전 경과시간을 더 포함하는, 순간정전 보상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 충전부에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각의 충전전압을 모니터링하기 위한 모니터링부; 및
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 과전압 충전을 경보하기 위한 경보부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 모니터링부가 상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 중에서 어느 하나라도 과전압이 충전되었음을 검출할 경우에 상기 경보부에서 경보가 발생하도록 제어하는, 순간정전 보상장치.
제 5 항에 있어서,
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터는 직렬 연결되고,
상기 충전부는,
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터 각각에 병렬 연결되는 복수 개의 저항;을 더 포함하는 순간정전 보상장치.
제 6 항에 있어서,
상기 복수 개의 저항은,
저항 값이 동일한, 순간정전 보상장치.
제 5 항에 있어서,
상기 모니터링부는,
상기 복수 개의 슈퍼 커패시터의 충전전압을 각각 모니터링하는 복수 개의 단위 모니터링부;를 포함하고,
상기 복수 개의 단위 모니터링부 각각은,
상기 슈퍼 커패시터의 충전전압이 설정전압 이상일 경우에 턴 온되는 정전압 다이오드; 및
상기 정전압 다이오드가 턴 온될 경우에 동작하여 과전압 검출신호를 발생하는 포토 커플러;를 포함하는 순간정전 보상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상용 교류전력을 스위칭하여 상기 부하로 공급 또는 차단하기 위한 스위칭부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 전압강하 검출부의 검출신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 스위칭하는, 순간정전 보상장치.
제어부가, 전압강하 검출부의 검출신호로 상용 교류전력의 전압강하 발생여부를 판단하는 단계;
상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 전력변환부가 상기 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부에 충전하는 단계;
상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생될 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력변환부가 상기 충전부의 충전전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 출력하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 충전부의 충전전력으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 판단한 후 상기 전력공급 잔여시간을 포함하는 정전 안내정보를 생성하며 생성한 정전 안내정보를 통신부를 통해 상기 부하로 전송하여, 상기 부하가 정전에 대비한 작업을 수행할 수 있게 하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부가, 전압강하 검출부의 검출신호로 상용 교류전력의 전압강하 발생여부를 판단하는 단계는,
상용 교류전력의 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부가 스위칭부를 턴 온시켜 부하로 상용 교류전력이 공급되게 하는 단계; 및
상용 교류전력의 전압강하가 발생되었을 경우에 상기 제어부가 상기 스위칭부를 턴 오프시켜 상용 교류전력이 부하로 공급되지 않게 하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상방법.
제 10 항에 있어서,
상기 상용 교류전력에 전압강하가 발생되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 전력변환부가 상기 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전부에 충전하는 단계는,
상기 제어부가 충전전압 검출부의 검출신호로 상기 충전부의 만충전 여부를 판단하는 단계;
상기 충전부가 만충전되지 않았을 경우에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력변환부가 상기 충전부에 전력을 충전하는 단계; 및
상기 충전부의 만충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 전력변환부를 정지시켜 상기 충전부의 과충전을 방지하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부가 상기 충전부의 충전전력으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 판단한 후 상기 전력공급 잔여시간을 포함하는 정전 안내정보를 생성하며 생성한 정전 안내정보를 통신부를 통해 상기 부하로 전송하여, 상기 부하가 정전에 대비한 작업을 수행할 수 있게 하는 단계는,
상기 제어부가 정전 경과시간을 카운트하는 단계;
상기 제어부가 상기 충전부의 충전전력으로 상기 부하에 교류전력을 공급할 수 있는 전력공급 잔여시간을 판단하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 정전 안내정보로 상기 정전 경과시간 또는 전력공급 잔여시간을 전송하는 단계;를 포함하는 순간정전 보상방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부가, 상기 전압강하 검출부의 검출신호로 상기 상용 교류전력의 정상 입력여부를 판단하는 단계; 및
상기 상용 교류전력의 정상 입력이 판단될 경우에 상기 제어부가 상기 부하로 정전 복구의 정보를 전송하는 단계;를 더 포함하는 순간정전 보상방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부가 모니터링부의 검출신호를 입력하여 상기 충전부에 구비된 복수 개의 슈퍼 커패시터들 각각의 과전압 충전 여부를 판단하는 단계; 및
상기 과전압 충전이 판단될 경우에 상기 제어부가 경보부를 제어하여 경보를 발생하는 단계;를 더 포함하는 순간정전 보상방법.