KR20190067726A - 에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법 - Google Patents

에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 상용전원 및 부하 사이에 연결되는 AC/DC변환부와; 상기 상용전원에 연결되는 제1충전부와; 상기 제1충전부에 연결되는 제1배터리뱅크부와; 상기 배터리뱅크부에 연결되는 제1DC/DC변환부와; 상기 제1DC/DC변환부에 연결되는 제1다이오드와; 상기 제1다이오드에 연결되어 제1노드를 구성하는 제2다이오드와; 상기 제2다이오드에 연결되는 제2배터리뱅크부와; 상기 제1충전부, 상기 제1배터리뱅크부 및 상기 제1DC/DC변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 무정전 전원장치를 제공한다.

Description

에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법 {Uninterruptible Power Supply Including Energy Storage Part And Method Of Driving The Same}
본 발명은, 무정전 전원장치에 관한 것으로, 특히 무정전 전원장치에 별도의 에너지 저장부를 추가하여 무정전 전원장치의 고유 기능의 저하 없이 심야전기 시간대의 저렴한 전기를 저장하여 전력피크 시간대에 사용함으로써, 경제성이 향상되는 에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 무정전 전원장치는 평상 시에 배터리에 에너지를 저장하고 정전 시에 배터리의 에너지를 이용하여 일정 시간 동안 안정적으로 부하에 전기를 공급할 수 있는 장치로 오직 정전 대비용으로 사용되고 있다.
이러한 종래의 무정전 전원장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 무정전 전원장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 무정전 전원장치(10)는, 스위치(30), AC/DC변환부(32), DC/AC변환부(34), 충전부(36), 배터리뱅크부(40)를 포함한다.
스위치(30)는, 외부의 상용전원(20)과 부하(load)(60) 사이에 연결되어, 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 갖는다.
AC/DC변환부(32)는, 상용전원(20)과 DC/AC변환부(34) 사이에 연결되어, 상용전원(20)로부터 전달되는 입력전원을 교류에서 직류로 변환한다.
DC/AC변환부(34)는, AC/DC변환부(32) 및 배터리뱅크부(40)와 부하(60) 사이에 연결되어, AC/DC변환부(32) 또는 배터리뱅크부(40)의 출력전원을 직류에서 교류로 변환하고, 교류로 변환된 출력전원을 부하(60)로 전달한다.
충전부(36)는, 상용전원(20)과 배터리뱅크부(40) 사이에 연결되어, 상용전원(20)으로부터 전달되는 입력전원을 이용하여 배터리뱅크부(40)를 충전한다.
배터리뱅크부(40)는, 충전부(36)와 DC/AC변환부(34) 사이에 연결되어, 출력전원을 DC/AC변환부(34)로 전달한다.
이에 따라, 부하(60)는, DC/AC변환부(34)를 통하여 전달되는 AC/DC변환부(32)의 출력전원을 이용하여 동작하거나, 정전 시 DC/AC변환부(34)를 통하여 전달되는 배터리뱅크부(40)의 출력전원을 이용하여 동작한다.
도 2는 종래의 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 도 2의 종래의 무정전 전원장치는 도 1의 종래의 무정전 전원장치에 DC/DC변환부를 추가된 구성을 갖는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 무정전 전원장치(10)는, 스위치(30), AC/DC변환부(32), DC/AC변환부(34), 충전부(36), DC/DC변환부(38), 배터리뱅크부(40)를 포함한다.
DC/DC변환부(38)는, 배터리뱅크부(40)와 DC/AC변환부(34) 사이에 연결되어, 배터리뱅크부(40)의 출력전원의 전압을 승압 또는 강압 한다.
도 3은 종래의 또 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 도 3의 종래의 무정전 전원장치는 도 1의 종래의 무정전 전원장치에서 충전부가 제거된 구성을 갖는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 무정전 전원장치(10)는, 스위치(30), AC/DC변환부(32), DC/AC변환부(34), 배터리뱅크부(40)를 포함한다.
배터리뱅크부(40)는, AC/DC변환부(32)에 의하여 충전되고, 출력전원을 DC/AC변환부(34)로 전달한다.
도 4는 종래의 또 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 도 3의 종래의 무정전 전원장치는 도 1의 종래의 무정전 전원장치에서 스위치, DC/AC변환부, 충전부가 제거된 구성을 갖는다.
도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 무정전 전원장치(10)는, AC/DC변환부(32), 배터리뱅크부(40)를 포함한다.
배터리뱅크부(40)는, AC/DC변환부(32)에 의하여 충전되고, 출력전원을 부하(60)로 전달한다.
이러한 종래의 무정전 전원장치(10)는, 정전 시 부하에 정전압을 공급하는 전원장치로서의 역할만을 하고 있는데, 정전이 발생하지 않은 평상 시에도 지속적으로 유지관리 비용이 발생함은 물론 고가의 장비가 오직 정전 시에만 활용되고 있다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 배터리뱅크부(40)의 전원을 평상 시에 부하(60)의 전원으로 사용할 경우, 배터리뱅크부(40)가 방전되어 정전 시에 본연의 기능을 수행할 수 없게 되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 배터리뱅크부를 포함하는 에너지 저장부를 이용하여 심야 시간대에 저장된 전력을 피크 시간대에 사용함으로써, 정전 시에 정전압을 공급하는 본연의 기능을 유지하면서도 전력 사용비용이 절감되는 에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상용전원 및 부하 사이에 연결되는 AC/DC변환부와; 상기 상용전원에 연결되는 제1충전부와; 상기 제1충전부에 연결되는 제1배터리뱅크부와; 상기 배터리뱅크부에 연결되는 제1DC/DC변환부와; 상기 제1DC/DC변환부에 연결되는 제1다이오드와; 상기 제1다이오드에 연결되어 제1노드를 구성하는 제2다이오드와; 상기 제2다이오드에 연결되는 제2배터리뱅크부와; 상기 제1충전부, 상기 제1배터리뱅크부 및 상기 제1DC/DC변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 무정전 전원장치를 제공한다.
그리고, 상기 제2다이오드는 양방향 다이오드, 다이액, 트라이액 또는 사이리스터 일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1노드의 전압 또는 전류에 따라 상기 제1DC/DC변환부의 출력전원의 전압 또는 전류를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 무정전 전원장치는, 상기 상용전원 및 상기 부하 사이에 연결되는 스위치와; 상기 AC/DC변환부 및 상기 부하 사이에 연결되는 DC/AC변환부와; 상기 DC/AC변환부와 상기 부하 사이의 제2노드에 연결되는 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 제어부에 연결되고, 상기 제어부는 상기 제2노드의 전압 또는 전류에 따라 동작상태를 파악할 수 있다.
그리고, 상기 무정전 전원장치는, 상기 상용전원 및 상기 제2배터리뱅크부 사이에 연결되는 제2충전부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무정전 전원장치는, 상기 제2다이오드 및 상기 제2배터리뱅크부 사이에 연결되는 제2DC/DC변환부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, AC/DC변환부가 상용전원의 입력전원을 교류에서 직류로 변환하여 부하에 전달하는 단계와; 제1충전부가 상기 상용전원의 입력전원을 이용하여 제1배터리뱅크부를 충전하는 단계와; 제1DC/DC변환부가 상기 제1배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 부하에 전달하는 단계를 포함하는 무정전 전원장치의 구동방법을 제공한다.
그리고, 상기 제1충전부가 상기 상용전원의 입력전원을 이용하여 상기 제1배터리뱅크부를 충전하는 단계는 심야 시간대에 수행되고, 상기 제1DC/DC변환부가 상기 제1배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 부하에 전달하는 단계는 피크 시간대에 수행될 수 있다.
또한, 상기 무정전 전원장치의 구동방법은, DC/AC변환부가 상기 AC/DC변환부의 출력전원을 교류에서 직류로 변환하여 상기 부하에 전달하는 단계와; 상기 AC/DC변환부가 또는 제2충전부가 상기 상용전원을 이용하여 상기 제2배터리뱅크부를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 무정전 전원장치의 구동방법은, 제2DC/DC변환부가 상기 제2배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 DC/AC변환부에 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 별도의 배터리뱅크부를 포함하는 에너지 저장부를 이용하여 심야 시간대에 저장된 전력을 피크 시간대에 사용함으로써, 정전 시에 정전압을 공급하는 본연의 기능을 유지하면서도 전력 사용비용이 절감되는 효과를 갖는다.
즉, 기존의 무정전 전원장치에 에너지 저장부를 추가함으로써, 전기 요금이 상대적으로 저렴한 심야전기로 충전하고 전기 요금이 상대적으로 비싼 피크 시간대에 충전된 전기를 사용함으로써, 비용을 창출하는 효과를 갖는다.
여기서, 기존의 무정전 전원장치를 그대로 활용함으로써, 별도의 에너지 저장부를 구비하는 것보다 저렴한 설치비로 무정전 전원장치를 구비할 수 있다.
또한, 부하의 용량과 상황에 맞도록 설계되어 전국 각지에 설치되어 있는 기존의 무정전 전원장치가 피크 시간대에 상용전원 대신 저장된 에너지를 사용함으로써, 생산된 전기를 전력선(그리드)에 송전하기 위한 대용량 에너지 저장장치에 비하여 전력 분산에 많은 도움이 될 수 있다.
그리고, 무정전 전원장치의 본연의 기능인 정전 시의 정전압 공급 기능은 그대로 유지하면서도, 이에 더하여 에너지 저장부의 배터리뱅크부에 의하여 정전 보상 시간이 증가되어 정전 시의 정전압 공급 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상용전원 대신 배터리뱅크부의 전력을 부하에 공급함으로써, AC/DC변환부의 사용시간을 감소시켜 수명이 증가할 수 있다.
도 1은 종래의 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 3은 종래의 또 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 4는 종래의 또 다른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치의 평상모드, 저장모드, 피크모드, 정전모드, 비상모드의 동작상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에너지 저장부를 포함하는 무정전 전원장치 및 그 구동방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는, 스위치(130), AC/DC변환부(132), DC/AC변환부(134), 제1 및 제2충전부(142, 136), 제1 및 제2배터리뱅크부(144, 140), 제1DC/DC변환부(146), 제1 및 제2다이오드(150, 148), 센서(152), 제어부(154)를 포함한다.
스위치(130)는, 외부의 상용전원(120)과 부하(load)(160) 사이에 연결되어, 평상모드 동안 오프(OFF) 상태를 갖고 비상모드 동안 온(ON) 상태를 갖는다.
AC/DC변환부(132)는, 상용전원(120)과 DC/AC변환부(134) 사이에 연결되어, 상용전원(120)로부터 전달되는 입력전원을 교류에서 직류로 변환한다.
DC/AC변환부(134)는, AC/DC변환부(132), 제1DC/DC변환부(146) 및 제2배터리뱅크부(140)와 부하(160) 사이에 연결되어, AC/DC변환부(132), 제1DC/DC변환부(146) 또는 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원을 직류에서 교류로 변환하고, 교류로 변환된 출력전원을 부하(160)로 전달한다.
제1충전부(142)는, 상용전원(120)과 제1배터리뱅크부(144) 사이에 연결되어, 상용전원(120)으로부터 전달되는 입력전원을 이용하여 제1배터리뱅크부(144)를 충전한다.
제2충전부(136)는, 상용전원(120)과 제2배터리뱅크부(140) 사이에 연결되어, 상용전원(120)으로부터 전달되는 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)를 충전한다.
제1배터리뱅크부(144)는, 제1충전부(142)와 제1DC/DC변환부(146) 사이에 연결되어, 출력전원을 제1DC/DC변환부(146)로 전달한다.
제1DC/DC변환부(146)는, 제1배터리뱅크부(144)와 제1다이오드(150) 사이에 연결되어, 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 승압 또는 강압하고, 승압 또는 강압된 출력전원을 제1다이오드(150)에 전달한다.
제1다이오드(150)는, 제1DC/DC변환부(146)와 DC/AC변환부(134) 사이에 연결되어, 제1DC/DC변환부(146)의 출력전원을 DC/AC변환부(134)에 전달하는데, 제1DC/DC변환부(146)로부터 DC/AC변환부(134)로 전류가 흐르게 하면서 제2배터리뱅크부(140)로부터 제1DC/DC변환부(146)로 전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.
제2배터리뱅크부(140)는, 제2충전부(136)와 제2다이오드(148) 사이에 연결되어, 출력전원을 제2다이오드(148)로 전달한다.
제2다이오드(148)는, 제2배터리뱅크부(140)와 DC/AC변환부(134) 사이에 연결되어, 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원을 DC/AC변환부(134)에 전달하는데, 제2배터리뱅크부(140)로부터 DC/AC변환부(134)로 전류가 흐르게 하면서 제1DC/DC변환부(146)로부터 제2배터리뱅크부(140)로 전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.
제1 및 제2다이오드(150, 148)의 음극은 서로 연결되어 제1노드(N1)를 구성한다.
센서(152)는, 무정전 전원장치(110)의 출력단(즉, 부하(160)의 입력단)이자 DC/AC변환부(134)의 출력단인 제2노드(N2)에 연결되어, 제2노드(N2)의 전압 및/또는 전류를 측정하여 부하(160)로 공급되는 전원의 전압 및/또는 전류를 감지한다.
제어부(154)는, 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146), 제1노드(N1), 센서(152)에 연결되어, 제1 및 제2노드(N1, N2)의 전압 및/또는 전류를 산출하고, 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146)의 동작을 제어한다.
도시하지는 않았지만, 제어부(154)는 인터넷 또는 컴퓨터에 연결될 수 있다.
여기서, 제어부(154)는, 제1노드(N1)의 전압을 감지하고, 감지된 제1노드(N1)의 전압에 따라 제1DC/DC변환부(146)를 제어한다.
예를 들어, 제1배터리뱅크부(144)의 방전 상태 또는 동작모드에 따라 제1DC/DC변환부(146)의 동작을 중지시키거나 제1DC/DC변환부(146)의 출력전압을 제1노드(N1)보다 낮게 조절하여 제1배터리뱅크부(144)의 방전을 중지할 수 있다.
그리고, 제어부(154)는, 외부로부터 제1배터리뱅크부(144)의 충전 또는 방전에 대한 시간 정보와 이를 제어할 수 있는 입력값 등을 수신할 수 있고, 인터넷 또는 컴퓨터에 연결되어 원격제어 되거나, 전력 거래소 등의 정보를 바탕으로 자동제어 될 수 있다.
특히, 제어부(154)는, 제1노드(N1)의 전압 및/또는 전류를 검출하고, 검출된 전압 및/또는 전류에 따라 제1DC/DC변환부(146)의 효율을 산출할 수 있으며, 산출된 제1DC/DC변환부(146)의 효율에 따라 제1DC/DC변환부(146)의 출력전원의 전압 및/또는 전류를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제어부(154)는, 제1DC/DC변환부(146)의 출력전원의 전압 및/또는 전류를 조절하여, AC/DC변환부(132) 및 제1DC/DC변환부(146)의 출력전원 비가 100:0, 0:100, 50:50 또는 그 외의 비율이 되도록 할 수 있다.
그리고, 제어부(154)는, 부하(160) 또는 센서(152)로부터 제2노드(N2)의 전압 및/또는 전류(부하(160)로 공급되는 전원의 전압 및/또는 전류)를 수신하여, 정전 시에도 전원이 부하(160)로 공급되도록 할 수 있으며, 연결된 인터넷 또는 컴퓨터를 통하여 무정전 전원장치(110)의 동작상태를 감시할 수 있다.
여기서, 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146), 제1 및 제2다이오드(150, 148), 센서(152), 제어부(154)는 에너지 저장부를 구성한다.
이에 따라, 부하(160)는, DC/AC변환부(134)를 통하여 전달되는 AC/DC변환부(132)의 출력전원을 이용하여 동작하거나, 피크 시간대에 DC/AC변환부(134)를 통하여 전달되는 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 이용하여 동작하거나, 정전 시에 DC/AC변환부(134)를 통하여 전달되는 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원을 이용하여 동작한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)에서는, 심야 시간대의 저렴한 상용전원(120)을 이용하여 에너지 저장부의 제1배터리뱅크부(144)를 충전하고, 피크 시간대에 에너지 저장부의 제1배터리뱅크부(144)의 전원을 부하(160)에 공급함으로써, 비용을 절감할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는, 심야 시간대에 상용전원(120)의 전원을 에너지 저장부에 저장하고, 피크 시간대에 상용전원(120)의 전원 대신 에너지 저장부의 전원을 부하(160)에 공급하여 비용이 절감되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치의 평상모드, 저장모드, 피크모드, 정전모드, 비상모드의 동작상태를 도시한 도면으로, 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는 특별한 경우를 제외한 평상 시에 평상모드로 동작하는데, 평상모드에서는 상용전원(120)의 입력전원이 AC/DC전원부(132) 및 제2충전부(136)로 공급된다.
AC/DC전원부(132)는 상용전원(120)의 입력전원을 교류에서 직류로 변환하여 DC/AC변환부(134)로 전달하고, DC/AC변환부(134)는 상용전원(120)의 입력전원을 직류에서 교류로 변환하여 부하(160)로 전달한다.
제2충전부(136)는 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)를 충전한다.
이때, 제어부(154)는 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146)를 동작하지 않도록 제어한다.
이에 따라, 평상모드에서 무정전 전원장치(110)는, 부하(160)로 상용전원(120)의 입력전원을 공급하고, 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)의 충전상태를 유지한다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는 심야 시간대와 같이 전기료가 저렴한 경우에 저장모드로 동작하는데, 저장모드에서는 상용전원(120)의 입력전원이 AC/DC전원부(132), 제2충전부(136) 및 제1충전부(142)로 공급된다.
AC/DC전원부(132)는 상용전원(120)의 입력전원을 교류에서 직류로 변환하여 DC/AC변환부(134)로 전달하고, DC/AC변환부(134)는 상용전원(120)의 입력전원을 직류에서 교류로 변환하여 부하(160)로 전달한다.
제2충전부(136)는 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)를 충전한다.
제1충전부(142)는 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제1배터리뱅크부(144)를 충전한다.
이때, 제어부(154)는, 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144)를 동작하도록 제어하고, 제1DC/DC변환부(146)를 동작하지 않도록 제어한다.
이에 따라, 저장모드에서 무정전 전원장치(110)는, 부하(160)로 상용전원(120)의 입력전원을 공급하고, 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제1 및 제2배터리뱅크부(144, 140)의 충전상태를 유지한다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는 피크 시간대와 같이 전기료가 비싼 경우에 피크모드로 동작하는데, 피크모드에서는 상용전원(120)의 입력전원이 제2충전부(136)로 공급되고, 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원이 제1DC/DC변환부(146)로 공급된다.
제2충전부(136)는 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)를 충전한다.
제1DC/DC변환부(146)는 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 승압 또는 강압하고 승압 또는 강압된 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 제1다이오드(150)를 통하여 DC/AC변환부(134)로 전달하고, DC/AC변환부(134)는 승압 또는 강압된 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 직류에서 교류로 변환하여 부하(160)로 전달한다.
이때, 제어부(154)는 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146)를 동작하도록 제어하고, 제1충전부(142)를 동작하지 않도록 제어한다.
이에 따라, 피크모드에서 무정전 전원장치(110)는, 부하(160)로 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 공급하고, 상용전원(120)의 입력전원을 이용하여 제2배터리뱅크부(140)의 충전상태를 유지한다.
즉, 저장모드에서 제1배터리뱅크부(144)에 저장된 저렴한 전원을 피크모드에서 부하(160)에 공급함으로써, 비용이 절감된다.
이때, 제1DC/DC변환부(146)에 의하여 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원의 전압을 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원의 전압보다 높게 승압하면, 제2배터리뱅크부(140)에 영향을 주지 않고 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 부하(160)로 공급할 수 있다.
도 6d에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는 정전 시에 정전모드로 동작하는데, 정전모드에서는 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원이 제1DC/DC변환부(146)로 공급되고, 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원이 제2다이오드(148)를 통하여 DC/AC변환부(134)로 공급된다.
제1DC/DC변환부(146)는 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 승압 또는 강압하고 승압 또는 강압된 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 제1다이오드(150)를 통하여 DC/AC변환부(134)로 전달한다.
DC/AC변환부(134)는 승압 또는 강압된 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원과 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원을 직류에서 교류로 변환하여 부하(160)로 전달한다.
이때, 제어부(154)는 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146)를 동작하도록 제어하고, 제1충전부(142)를 동작하지 않도록 제어한다.
이에 따라, 정전모드에서 무정전 전원장치(110)는, 부하(160)로 제1 및 제2배터리뱅크부(144, 140)의 출력전원을 공급한다.
즉, 저장모드에서 제1배터리뱅크부(144)에 저장된 저렴한 전원을 피크모드에서 부하(160)에 공급함으로써, 비용이 절감된다.
이때, 제1DC/DC변환부(146)에 의하여 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원의 전압을 제2배터리뱅크부(140)의 출력전원의 전압보다 높게 승압하면, 제2배터리뱅크부(140)에 영향을 주지 않고 제1배터리뱅크부(144)의 출력전원을 부하(160)로 공급할 수 있다.
도 6e에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무정전 전원장치(110)는 고장과 같은 비상 시에 비상모드로 동작하는데, 비상모드에서는 상용전원(120)의 입력전원이 스위치(130)를 통하여 부하(160)로 공급된다.
즉, 비상모드에서 스위치(130)는 온(ON) 상태가 되고, 상용전원(120)의 입력전원을 부하(160)로 직접 전달하고, 그 외의 모드에서 스위치(130)는 오프(OFF) 상태가 된다.
이때, 제어부(154)는 제1충전부(142), 제1배터리뱅크부(144), 제1DC/DC변환부(146)를 동작하지 않도록 제어한다.
이에 따라, 비상모드에서 무정전 전원장치(110)는, 부하(160)로 상용전원(120)의 입력전원을 공급한다.
한편, 다른 실시예에서는 무정전 전원장치에 DC/DC변환부를 추가하거나 제2충전부 또는 DC/AC변환부를 생략할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 무정전 전원장치(210)는, 스위치(230), AC/DC변환부(232), DC/AC변환부(234), 제1 및 제2충전부(242, 236), 제1 및 제2배터리뱅크부(244, 240), 제1 및 제2DC/DC변환부(246, 238), 제1 및 제2다이오드(250, 248), 센서(252), 제어부(254)를 포함하는데, 스위치(230), AC/DC변환부(232), DC/AC변환부(234), 제1 및 제2충전부(242, 236), 제1 및 제2배터리뱅크부(244, 240), 제1DC/DC변환부(246), 제1 및 제2다이오드(250, 248), 센서(252), 제어부(254)의 구성 및 동작은 제1실시예와 유사하다.
제2배터리뱅크부(240)는, 제2충전부(236)와 제2DC/DC변환부(238) 사이에 연결되어, 출력전원을 제2DC/DC변환부(238)로 전달한다.
제2DC/DC변환부(238)는, 제2배터리뱅크부(240)와 제2다이오드(248) 사이에 연결되어, 제2배터리뱅크부(240)의 출력전원을 승압 또는 강압하고, 승압 또는 강압된 출력전원을 제2다이오드(248)에 전달한다.
제2다이오드(248)는, 제2DC/DC변환부(238)와 DC/AC변환부(234) 사이에 연결되어, 제2DC/DC변환부(238)의 출력전원을 DC/AC변환부(234)에 전달하는데, 제2DC/DC변환부(238)로부터 DC/AC변환부(234)로 전류가 흐르게 하면서 제1DC/DC변환부(246)로부터 제2DC/DC변환부(238)로 전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 무정전 전원장치(210)에서는, 제2DC/DC변환부(238)를 이용하여 제2배터리뱅크부(240)의 출력전원을 승압 또는 강압 함으로써, 제1 및 제2배터리뱅크부(244, 240)로부터 부하(260)로 공급되는 전원의 비를 자유롭게 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 무정전 전원장치(310)는, 스위치(330), AC/DC변환부(332), DC/AC변환부(334), 제1충전부(342), 제1 및 제2배터리뱅크부(344, 340), 제1DC/DC변환부(346), 제1 및 제2다이오드(350, 348), 센서(352), 제어부(354)를 포함하는데, 스위치(330), AC/DC변환부(332), DC/AC변환부(334), 제1충전부(342), 제1 및 제2배터리뱅크부(344, 340), 제1DC/DC변환부(346), 제1다이오드(350), 센서(352), 제어부(354)의 구성 및 동작은 제1실시예와 유사하다.
제2배터리뱅크부(340)는, 제2다이오드(348)에 연결되어, 출력전원을 제2다이오드(348)로 전달한다.
제2다이오드(348)는, 제2배터리뱅크부(340)와 AC/DC변환부(332) 및 DC/AC변환부(334) 사이에 연결되어, AC/DC변환부(332)의 출력전원을 제2배터리뱅크부(340)에 전달하고, 제2배터리뱅크부(340)의 출력전원을 DC/AC변환부(334)에 전달하는데, AC/DC변환부(332)로부터 제2배터리뱅크부(340)로 전류가 흐르게 하거나, 제2배터리뱅크부(340)로부터 DC/AC변환부(334)로 전류가 흐르게 한다.
즉, AC/DC변환부(332)의 출력전원을 이용하여 제2다이오드(348)을 통하여 제2배터리뱅크부(340)를 충전할 수 있다.
예를 들어, 제2다이오드(348)는 양방향 다이오드, 다이액(diac), 트라이액(triac) 또는 사이리스터(thyristor)(silicon controlled rectifier: SCR)일 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 무정전 전원장치(310)에서는, AC/DC변환부(332) 및 제2다이오드(348)을 이용하여 제2배터리뱅크부(340)를 충전 함으로써, 부품수를 감소시키고 제조비용을 절감할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 무정전 전원장치를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 무정전 전원장치(410)는, AC/DC변환부(432), 제1충전부(442), 제1 및 제2배터리뱅크부(444, 440), 제1DC/DC변환부(446), 제1 및 제2다이오드(450, 448), 제어부(454)를 포함하는데, AC/DC변환부(432), 제1충전부(442), 제1 및 제2배터리뱅크부(444, 440), 제1DC/DC변환부(446), 제1다이오드(450), 제어부(454)의 구성 및 동작은 제1실시예와 유사하다.
AC/DC변환부(432)는, 상용전원(420)과 부하(460) 사이에 연결되어, 상용전원(420)로부터 전달되는 입력전원을 교류에서 직류로 변환하고, 직류로 변환된 출력전원을 부하(460)로 전달한다.
즉, 부하(460)가 직류 전원을 사용할 경우, AC/DC변환부(432)는 교류인 상용전원(420)의 입력전원을 직류로 변환하여 부하(460)로 직접 전달한다.
제2배터리뱅크부(440)는, 제2다이오드(448)에 연결되어, 출력전원을 제2다이오드(448)로 전달한다.
제2다이오드(448)는, 제2배터리뱅크부(440)와 AC/DC변환부(432) 및 부히(460) 사이에 연결되어, AC/DC변환부(432)의 출력전원을 제2배터리뱅크부(440)에 전달하고, 제2배터리뱅크부(440)의 출력전원을 부하(460)에 전달하는데, AC/DC변환부(432)로부터 제2배터리뱅크부(440)로 전류가 흐르게 하거나, 제2배터리뱅크부(440)로부터 부하(460)로 전류가 흐르게 한다.
즉, AC/DC변환부(432)의 출력전원을 이용하여 제2다이오드(448)을 통하여 제2배터리뱅크부(440)를 충전할 수 있다.
예를 들어, 제2다이오드(448)는 양방향 다이오드, 다이액(diac), 트라이액(triac) 또는 사이리스터(thyristor)(silicon controlled rectifier: SCR) 일 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따른 무정전 전원장치(410)에서는, AC/DC변환부(432) 및 제2다이오드(448)을 이용하여 제2배터리뱅크부(440)를 충전 함으로써, 부품수를 감소시키고 제조비용을 절감할 수 있다.
그리고, AC/DC변환부(432), 제1DC/DC변환부(446) 또는 제2배터리뱅크부(440)의 출력전원을 부하(460)에 직접 전달 함으로써, 부품수를 더 감소시키고 제조비용을 더 절감할 수 있다.
이러한 본 발명의 제4실시예에 따른 무정전 전원장치(410)는 통신사 등에서 정류기로 사용될 수 있다.
110: 무정전 전원장치 120: 상용전원
130: 스위치 132: AC/DC변환부
134: DC/DC변환부 142, 136: 제1 및 제2충전부
144, 140: 제1 및 제2배터리뱅크부 146: 제1DC/DC변환부
152: 센서 154: 제어부
160: 부하

Claims (11)

  1. 상용전원 및 부하 사이에 연결되는 AC/DC변환부와;
    상기 상용전원에 연결되는 제1충전부와;
    상기 제1충전부에 연결되는 제1배터리뱅크부와;
    상기 배터리뱅크부에 연결되는 제1DC/DC변환부와;
    상기 제1DC/DC변환부에 연결되는 제1다이오드와;
    상기 제1다이오드에 연결되어 제1노드를 구성하는 제2다이오드와;
    상기 제2다이오드에 연결되는 제2배터리뱅크부와;
    상기 제1충전부, 상기 제1배터리뱅크부 및 상기 제1DC/DC변환부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 무정전 전원장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2다이오드는 양방향 다이오드, 다이액, 트라이액 또는 사이리스터인 무정전 전원장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1노드의 전압 또는 전류에 따라 상기 제1DC/DC변환부의 출력전원의 전압 또는 전류를 조절하는 무정전 전원장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상용전원 및 상기 부하 사이에 연결되는 스위치와;
    상기 AC/DC변환부 및 상기 부하 사이에 연결되는 DC/AC변환부와;
    상기 DC/AC변환부와 상기 부하 사이의 제2노드에 연결되는 센서
    를 더 포함하는 무정전 전원장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제어부에 연결되고,
    상기 제어부는 상기 제2노드의 전압 또는 전류에 따라 동작상태를 파악하는 무정전 전원장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상용전원 및 상기 제2배터리뱅크부 사이에 연결되는 제2충전부
    를 더 포함하는 무정전 전원장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2다이오드 및 상기 제2배터리뱅크부 사이에 연결되는 제2DC/DC변환부
    를 더 포함하는 무정전 전원장치.
  8. AC/DC변환부가 상용전원의 입력전원을 교류에서 직류로 변환하여 부하에 전달하는 단계와;
    제1충전부가 상기 상용전원의 입력전원을 이용하여 제1배터리뱅크부를 충전하는 단계와;
    제1DC/DC변환부가 상기 제1배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 부하에 전달하는 단계
    를 포함하는 무정전 전원장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1충전부가 상기 상용전원의 입력전원을 이용하여 상기 제1배터리뱅크부를 충전하는 단계는 심야 시간대에 수행되고,
    상기 제1DC/DC변환부가 상기 제1배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 부하에 전달하는 단계는 피크 시간대에 수행되는 무정전 전원장치의 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    DC/AC변환부가 상기 AC/DC변환부의 출력전원을 교류에서 직류로 변환하여 상기 부하에 전달하는 단계와;
    상기 AC/DC변환부 또는 제2충전부가 상기 상용전원을 이용하여 상기 제2배터리뱅크부를 충전하는 단계
    를 더 포함하는 무정전 전원장치의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제2DC/DC변환부가 상기 제2배터리뱅크부의 출력전원을 승압 또는 강압하여 상기 DC/AC변환부에 전달하는 단계를 더 포함하는 무정전 전원장치의 구동방법.
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JP2014103794A (ja) * 2012-11-21 2014-06-05 Nec Corp 無停電電源装置及びそれに用いる充放電方法
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