KR102207402B1 - Power conditioning system and Energy storage system - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 전력변환장치는, 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통의 전압을 측정하여 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment includes a power storage unit for charging a voltage from a system; A conversion unit for converting a voltage between the system and a power storage unit; And a control unit that measures the voltage of the system and controls the operation of the system, the power storage unit, and the conversion unit.
Description
실시 예는 전력변환장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a power conversion device.
실시 예는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The embodiment relates to an energy storage system.
통상적인 ESS(Energy Storage System) 장치는, 계통 측에 전력의 수요가 적을 시 충전을 행하며, 전력의 수요가 많을 시 축전 부 전원을 방전시켜 계통에 전력을 공급하며, 아울러 이와 동시에 무효전력을 계통에 순시로 보정하여 전력을 안정 시키는 역할을 가진다.A typical ESS (Energy Storage System) device charges when the demand for power is low on the system side, and when the demand for power is high, it discharges the power supply to supply power to the system. It has the role of stabilizing power by instantaneous correction.
이러한 ESS 장치에 포함되는 전력변환장치(Power conditioning system, PCS)는 계통 측 전력을 제공받아 직류 전원으로 변환하고 수신된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통 측과 부하 측으로 전달하는 변환부와, 배터리의 직류 전원을 상기 변환부로 공급하는 축전부와 상기 계통, 변환부 및 축전부의 스위치를 제어하는 제어부를 구비한다.Power conditioning system (PCS) included in these ESS devices is a conversion unit that receives power from the grid and converts it into DC power, converts the received DC power to AC power, and delivers it to the grid and the load, and a battery. And a power storage unit for supplying DC power of the DC power to the conversion unit, and a control unit for controlling switches of the system, the conversion unit and the power storage unit.
종래의 ESS장치는 전력의 수요를 판단하기 위해 계통의 전력상태를 모니터링하는 장치가 필수적이나, 상기 모니터링 장치를 단독으로 구축하기에는 비용문제 등의 문제점이 있다.In the conventional ESS device, a device that monitors the power state of a system is essential to determine the demand for power, but there are problems such as cost problems to build the monitoring device alone.
실시 예는 효율적인 전력 저장 및 발전을 도모할 수 있는 전력변환장치 및 에너지 저장 시스템을 제공한다.The embodiment provides a power conversion device and an energy storage system capable of efficiently storing and generating power.
실시 예에 따른 전력변환장치는, 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통의 전압을 측정하여 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.A power conversion device according to an embodiment includes a power storage unit for charging a voltage from a system; A conversion unit for converting a voltage between the system and a power storage unit; And a control unit that measures the voltage of the system and controls the operation of the system, the power storage unit, and the conversion unit.
실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 전력을 공급하는 계통; 상기 전력을 소비하는 부하; 상기 계통으로부터의 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 부하 또는 계통으로 공급하는 전력변환장치를 포함하고, 상기 전력변환장치는, 상기 계통의 전압을 측정하여 상기 계통 및 전력변환장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.An energy storage system according to an embodiment includes a system for supplying power; A load consuming the power; A power conversion device that stores power from the system or supplies the stored power to the load or system, wherein the power conversion device measures a voltage of the system and controls the operation of the system and the power conversion device. Includes.
실시 예에 따른 전력변환장치는 계통의 출력전압을 측정하여 부하의 소비패턴을 예측하여 전력저장 및 발전을 제어하여, 간이한 구성으로 에너지 저장 및 발전 효율을 높일 수 있다.The power conversion device according to the embodiment may control power storage and power generation by measuring an output voltage of a system and predicting a consumption pattern of a load, thereby increasing energy storage and power generation efficiency with a simple configuration.
실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 시간대별 전압 평균 및 예측되는 태양전지발전량을 통해 전력 저장 및 발전을 제어하여, 에너지 저장 및 발전효율을 높일 수 있다.The energy storage system according to the embodiment may increase energy storage and power generation efficiency by controlling power storage and power generation through a voltage average for each time period and a predicted solar cell generation amount.
도 1은 제1 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 전력변환장치와 계통간의 연결관계를 도시한 회로도이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 전력변환장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 제어부를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing an energy storage system according to a first embodiment.
2 is a block diagram showing a power conversion device according to the first embodiment.
3 is a block diagram showing a control unit according to the first embodiment.
4 is a circuit diagram showing a connection relationship between a power conversion device and a system according to the first embodiment.
5 is a flow chart showing the operation of the power conversion device according to the first embodiment.
6 is a block diagram showing an energy storage system according to a second embodiment.
7 is a block diagram showing a control unit according to the second embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. .
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit", "... group", and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which can be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
도 1을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통(10), 부하(20), 전력변환장치(30) 및 스위치(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the energy storage system according to the first embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 부하(20) 및 전력변환장치(30)와 연결될 수 있다. 상기 계통(10)은 상기 부하(20) 및 전력변환장치(30)와 배선(45)을 통해 연결될 수 있다.The
상기 계통(10)은 상기 부하(20) 및 전력변환장치(30)에 전력을 전달한다. 상기 계통(10)은 상기 부하(20)의 소비에 필요한 전력을 공급하고, 상기 전력변환장치(30)의 충전에 필요한 전력을 전달할 수 있다. 또한, 상기 계통(10)은 상기 전력변환장치(30)의 충전 또는 방전 판단에 필요한 각종정보 및 전기 요금 산출에 필요한 정보 등을 상기 전력변환장치(30)로 제공하는 시스템으로 전력 거래소 등의 시스템을 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 전기 사용량 및 전기 요금을 관리하는 각종 관리 서버를 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 차량, 태양 전지 또는 가정용 축전 시스템 등일 수 있다.The
상기 부하(20)는 상기 계통(10) 또는 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받아 이를 소비할 수 있다. 상기 부하(20)는 상기 스위치(40)가 단락되는 경우 상기 계통(10)으로부터 전력을 공급받고, 상기 스위치(40)가 개방되는 경우 상기 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10)으로부터 상기 부하(20)로 인가되는 상기 배선(45)의 전압을 측정하여 상기 배선(45)의 전압에 기초하여 상기 계통(10)으로부터 전기를 구매하여 상기 전력변환장치(30)에 저장하거나, 상기 저장된 전기를 상기 계통(10)으로 판매할 수 있다. 또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전된 전기를 상기 부하(20)로 공급할 수 있다. The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10) 및 부하(20)와 유선 또는 무선 통신 방식 및 전력선 통신(PLC, power line communication) 방법을 포함하는 다양한 통신 방법으로 전기의 충전/방전에 필요한 정보를 서로 송신 또는 수신할 수 있다.The
상기 실시 예에서는 상기 전력변환장치(30)의 충방전 제어 및 상기 부하(20)로의 전력전달 주체를 상기 전력변환장치(30)에서 판단하는 것을 예시하였으나, 별도의 제어부를 이용하여 충방전 제어 및 전력 전달 판단을 할 수 있다. 이 경우 상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부의 제어에 따라 충방전을 수행할 수 있다.
In the above embodiment, the charging/discharging control of the
도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 전력변환장치(30)는 배선(45)에 의해 계통(10)과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 전력변환장치(30)는 제어부(100), 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부(100)의 제어에 의해 상기 계통(10)으로 전달되는 교류입력전원을 상기 축전부(140)에 저장하고, 필요 시 예를 들어 교류 입력전원이 차단되는 경우 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10) 방향으로 전력을 발전할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)를 제어하는 제어신호를 각 구성으로 인가할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 계통(10)과 상기 축전부(140) 사이의 충방전을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 배선(45)의 전압을 측정하여, 상기 배선(45)의 전압에 따라 상기 계통(10)과 전력변환장치(30) 사이의 충방전을 제어할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 배선(45)의 전압에 따라 상기 계통(10)과 상기 축전부(140) 사이의 충방전을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부(100)는 전력변환장치(30)의 각 구성에 포함되는 스위치를 제어함으로써 상기 전력변환장치(30)의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 필터부(110)는 상기 계통(10) 또는 상기 변환부(120)의 출력 또는 입력 교류 전원으로부터 발생하는 노이즈 및 서지 전압 등을 필터링할 수 있다. 상기 필터부(110)는 양방향 필터로 동작할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 양방향 컨버터로서, 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)가 충전되는 경우 입력교류전원을 정류하고, 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달하며, 상기 축전부(140)의 발전시에는 상기 축전부(140)의 직류 전압을 교류로 변환하여 상기 필터부(110)를 통해 계통(10) 측으로 전달할 수 있다. 다시 말해, 상기 변환부(120)는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 직류전압을 교류전압으로 변환할 수 있다.The
상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)로부터 공급되는 직류전압을 상기 축전부(140)가 저장할 수 있는 레벨로 감압하여 상기 축전부(140)로 전달할 수 있다. 상기 승감압부(130)는 상기 축전부(140)로부터 공급되는 직류전압을 승압하여 상기 변환부(120)로 전달할 수 있다.The boost/
상기 축전부(140)는 배터리일 수 있다. 상기 축전부(140)는 상기 계통(10)에서 상기 승감압부(130)를 통해 전달되는 직류전압을 저장하고, 상기 제어부(100)로부터의 제어신호에 따라 상기 저장된 직류전압을 출력할 수 있다.
The
도 3을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 제어부(100)는 전압 측정부(101), 연산부(103) 및 저장부(105)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 전압 측정부(101)는 상기 배선(45)의 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 측정부(101)는 상기 배선(45)의 전압을 측정하여 상기 연산부(103)로 전달할 수 있다. 상기 전압 측정부(101)는 일정한 시간간격을 가지고 상기 배선(45)의 전압을 측정할 수 있다.The
상기 연산부(103)는 상기 전압 측정부(101)로부터 전달 받은 상기 배선(45)의 전압의 평균을 연산하여 상기 저장부(105)에 저장할 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 전압의 평균을 시간대별로 연산하여 상기 저장부(105)에 저장할 수 있다. The
상기 연산부(103)는 상기 시간대별 전압평균을 이용해 상기 부하(20)의 운전방식 프로파일을 선택할 수 있다. 상기 운전방식 프로파일은 상기 저장부(105)에 미리 저장되어 있다. 상기 연산부(103)는 상기 시간대별 전압평균과 상기 저장부(105)에 저장되어 있던 운전방식 프로파일을 비교하여, 상기 부하(20)의 운전방식 프로파일을 선택할 수 있다. 상기 운전방식 프로파일은 가정용, 상업용 또는 산업용일 수 있다. 즉, 상기 연산부(103)는 상기 시간대별 전압평균을 이용하여 상기 부하(20)가 가정용, 상업용 및 산업용 중 어느 것에 해당되는지 판단할 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 부하(20)의 종류에 따라 상기 부하(20)의 특성에 부합하도록 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 연산부(103)는 상기 전압 측정부(101)에 의해 측정된 상기 배선(45)의 전압과 상기 저장부(105)에 저장되어 있던 시간대별 전압평균 중 상기 배선(45)전압의 측정시간과 동일 시간대의 전압평균을 비교하여 상기 계통(10)과 상기 전력변환장치(30)간의 충방전을 제어할 수 있다.The
상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압과 상기 전압 평균을 비교하여 그 결과에 따라 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압과 상기 전압 평균을 비교하여 그 결과에 따라 스위치(40)의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 저장부(105)는 상기 연산부(103)로부터 전달받은 시간대별 전압평균을 기준값으로 저장할 수 있다. 상기 기준값은 상기 전압 측정부(101)에 의해 측정된 전압의 평균일 수 있다. 또한, 상기 기준값은 외부의 장비로부터 별도로 입력될 수도 있다.The
상기 저장부(105)에는 부하(20)의 운전방식 프로파일이 저장될 수 있다. 상기 운전방식 프로파일은 가정용, 상업용 또는 산업용일 수 있다. 상기 운전방식 프로파일은 상기 부하(20)의 종류에 따른 충방전 흐름일 수 있다.A driving method profile of the
상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압이 상기 저장부(105)에 저장된 전압평균치보다 큰 경우 상기 부하(20)가 상기 계통(40)의 전압을 이용하도록 제어할 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 스위치(40)를 단락시킴으로써 상기 계통(40)의 전압이 상기 부하(20)로 인가되도록 제어할 수 있다.The
또는, 상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압이 상기 저장부(105)에 저장된 전압 평균치보다 큰 경우 상기 계통(10)의 전압이 축전부(140)로 충전되도록 제어할 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 스위치(40)를 단락시키고, 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)를 상기 축전부(140)가 충전되도록 제어함으로써 상기 계통(10)의 전압을 상기 축전부(140)로 충전시킬 수 있다.Alternatively, the
상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압이 상기 저장부(105)에 저장된 전압 평균치보다 작은 경우 상기 축전부(140)의 전압이 방전되도록 제어할 수 있다.The
상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압이 상기 저장부(105)에 저장된 전압 평균치보다 작은 경우 상기 축전부(140)의 전압이 상기 부하(20)로 전달되도록 제어할 수 있다. 또는, 상기 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압이 상기 저장부(105)에 저장된 전압 평균치보다 작은 경우 상기 축전부(140)의 전압을 상기 계통(10)으로 전달할 수 있다. 상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10)으로 전압을 인가함으로써 저장된 전기를 판매할 수 있다.The
상기 계통(10)은 전력이 부족한 경우 전압이 하강하고, 전력이 충분한 경우 전압이 상승하고, 상기 계통(10)은 전력의 과부족에 따라 판매금액이 다르므로, 상기 계통(10)의 전압이 하강하는 경우에는 상기 계통(10)의 전력이 부족한 경우이므로, 상기 전력변환장치(30)로부터 상기 계통(10)으로 전기를 판매하거나, 상기 전력변환장치(30)의 축전지에 충전된 전압을 상기 부하(20)로 인가하여 소비할 수 있다. 또한, 상기 계통(10)의 전압이 상승하는 경우에는 상기 계통(10)의 전력이 충분한 경우이므로, 상기 계통(10)의 전압을 상기 부하(20)로 인가하여 소비할 수도 있고, 상기 계통(10)의 전압을 상기 전력변환장치(30)의 축전부(140)로 충전할 수 있다.When the power is insufficient, the voltage of the
상기 제어부(100)는 상기 계통(10)의 출력전압으로 상기 계통(10)과 전력변환장치(30)간의 충방전을 제어하여 전력의 효율적인 저장 및 소비를 할 수 있는 효과가 있다.The
또한, 상기 제어부(100)가 비교적 측정이 용이한 배선(45)의 전압을 측정하여 충방전을 제어하므로, 별도의 에너지 관리 시스템(Energy management system)의 구축없이도 전력 변동을 측정하여 이를 통해 충방전을 제어할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the
도 4를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 전력변환장치는 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the power conversion device according to the first embodiment may include a
상기 계통(10)은 배선(45)을 통해 상기 필터부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 계통(10)의 양단의 전압을 센싱할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 배선(45)의 전압을 측정할 수 있다.The
상기 필터부(110)는 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 인덕터(L1)는 상기 제3 인덕터(L3)와 직렬로 연결되고, 상기 제2 인덕터(L2)는 상기 제4 인덕터(L4)와 직렬로 연결될 수 있다. 상기 커패시터(C)는 상기 제1 인덕터(L1) 및 제3 인덕터(L3) 사이와 상기 제2 인덕터(L2) 및 제4 인덕터(L4) 사이를 연결할 수 있다.The first inductor L1 may be connected in series with the third inductor L3, and the second inductor L2 may be connected in series with the fourth inductor L4. The capacitor C may connect between the first and third inductors L1 and L3 and between the second and fourth inductors L2 and L4.
상기 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함하는 필터부(110)는 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)로 교류 전압을 저장할 때 발생할 수 있는 노이즈 및 정전기를 필터링하고, 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10)으로 전압이 출력될 때 발생할 수 있는 정전기를 필터링할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4), 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4) 및 연결 커패시터(Clink)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4) 및 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에서 브리지를 형성할 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 and the first to fourth diodes D1 to D4 may form a bridge between the first and second nodes N1 and N2.
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S4)에 의해 각각 제어될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 각각 상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S6)는 상기 제어부(100)로부터 인가될 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be controlled by first to fourth signals S1 to S4, respectively. The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be connected in parallel with the first to fourth diodes D1 to D4, respectively. The first to fourth signals S1 to S6 may be applied from the
상기 제1 트랜지스터(Q1) 및 제1 다이오드(D1)는 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2) 및 제2 다이오드(D2)는 상기 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The first transistor Q1 and the first diode D1 are connected between the first node N1 and the third node N3, and the second transistor Q2 and the second diode D2 are It may be connected between the first node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 트랜지스터(Q3) 및 제3 다이오드(D3)는 상기 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터(Q4) 및 제4 다이오드(D4)는 상기 제2 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The third transistor Q3 and the third diode D3 are connected between the second node N2 and the third node N3, and the fourth transistor Q4 and the fourth diode D4 are the It may be connected between the second node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 노드(N3)는 상기 제3 인덕터(L3)와 상기 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3) 사이의 접점이고, 상기 제4 노드(N4)는 상기 제4 인덕터(L4)와 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q4) 사이의 접점일 수 있다.The third node (N3) is a contact point between the third inductor (L3) and the first and third transistors (Q1, Q3), the fourth node (N4) is the fourth inductor (L4) and the It may be a contact point between the second and third transistors Q2 and Q4.
상기 제1 및 제4 트랜지스터(Q1, Q4)가 동시에 동작하고, 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q3)가 동시에 동작함으로써, 제1 및 제2 노드(N1, N2)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 상기 제3 및 제4 노드(N3, N4) 로 전달하거나, 상기 제3 내지 제4 노드(N3 내지 N4)의 교류전압을 상기 직류전압으로 변환하여 상기 제1 및 제2 노드(N1, N2)로 전달할 수 있다.As the first and fourth transistors Q1 and Q4 operate simultaneously, and the second and third transistors Q2 and Q3 operate simultaneously, the DC voltages of the first and second nodes N1 and N2 are alternating. Converts to a voltage and transmits it to the third and fourth nodes N3 and N4, or converts the AC voltage of the third to fourth nodes N3 to N4 to the DC voltage and converts the first and second nodes ( N1, N2).
상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 보호 소자로서, 역전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.The first to fourth diodes D1 to D4 are protection elements of the first to fourth transistors Q1 to Q4 and may block reverse current from flowing.
상기 연결 커패시터(Clink)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 연결 커패시터(Clink)는 상기 승감압부(130)로부터 인가받은 직류전압을 저장하였다가 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로 전달하거나, 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로부터 입력되는 전압을 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달할 수 있다.The connection capacitor Clink may be connected between the first and second nodes N1 and N2. The connection capacitor Clink stores the DC voltage applied from the step-up/
상기 승감압부(130)는 2개의 트랜지스터(Qa, Qb), 상기 트랜지스터(Qa, Qb)와 각각 병렬로 연결되는 2개의 다이오드(Da, Db) 및 상기 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 사이에 연결되는 인덕터(La)와 커패시터(Ca)를 포함한다. 상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)의 상기 연결 커패시터(Clink)에 저장된 전압을 감압하여, 상기 축전부(140)로 전달할 수 있고, 상기 축전부(140)로부터 전달받은 전압을 승압하여 상기 변환부(120)의 연결 커패시터(Clink)로 인가할 수 있다. 상기 승감압부(130)의 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 또한 상기 제어부(100)에 의해 제어될 수 있다.
The step-up and
도 5를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 전력변환장치는 제어부(100)의 전압 측정부(101)에서 상기 계통(10)의 출력전압을 측정한다.Referring to FIG. 5, the power conversion device according to the first embodiment measures the output voltage of the
상기 전압 측정부(101)는 상기 계통(10)과 전력변환장치(30)를 연결하는 배선(45)의 전압을 측정할 수 있다. 상기 제어부(100)의 연산부(103)는 상기 배선(45)의 전압을 통해 기준값을 생성한다. (S11)The
상기 기준값은 시간대별 전압평균일 수 있다. 상기 연산부(103)는 상기 기준값을 상기 저장부(105)에 저장할 수 있다.The reference value may be a voltage average for each time period. The
상기 기준값은 상기 연산부(103)가 아닌 외부에서 직접 저장부(105)로 입력될 수 있다. 상기 기준값은 상기 저장부(105)에 미리 저장될 수 있다.The reference value may be directly input to the
상기 전압 측정부(101)는 상기 계통(10)의 전압을 측정한다. (S12)The
상기 전압 측정부(101)는 상기 계통(10)은 상기 배선(45)과 연결되므로, 상기 배선(45)의 전압을 측정할 수도 있다.Since the
상기 연산부(103)는 상기 전압 측정부(101)를 통해 측정된 계통(10)의 전압과 상기 저장부(105)에 저장된 기준값을 비교할 수 있다. (S15)The
상기 계통(10)의 전압이 기준값보다 큰 경우 상기 제어부(100)는 상기 계통(10)의 전압을 상기 전력변환장치(30)로 저장하도록 제어할 수 있다. (S17)When the voltage of the
또한, 상기 계통(10)의 전압이 기준값보다 큰 경우 상기 제어부(100)는 상기 계통(10)의 전압을 상기 부하(20)로 공급하여 소비하도록 제어할 수 있다.In addition, when the voltage of the
상기 계통(10)의 전압이 기준값보다 작은 경우 상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)의 전력을 발전하도록 제어할 수 있다. (S19)When the voltage of the
상기 계통(10) 전압이 기준값보다 작은 경우 상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)의 전력을 상기 부하(20)로 공급하여 소비하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 계통(10)의 전압이 기준값보다 작은 경우 상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)에 저장된 전력을 상기 계통(10)으로 공급하여 판매할 수 있다.When the voltage of the
상기 제어부(100)는 상기 계통(10)의 출력전압으로 상기 계통(10)과 전력변환장치(30)간의 충방전을 제어하여 전력의 효율적인 저장 및 소비를 할 수 있는 효과가 있다.
The
도 6 및 도 7을 통해 제2 실시 예에 따른 에너지 저장시스템을 설명한다.An energy storage system according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
제2 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 제1 실시 예와 비교하여 태양전지가 추가되는 것 이외에는 동일하다. 따라서, 제2 실시 예를 설명함에 있어서, 제1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.The energy storage system according to the second embodiment is the same as in the first embodiment except that a solar cell is added. Accordingly, in describing the second embodiment, detailed descriptions of the same components as those of the first embodiment are omitted.
도 6을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통(10), 부하(20), 전력변환장치(30), 스위치(40) 및 태양전지(50)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the energy storage system according to the second embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 부하(20), 전력변환장치(30) 및 태양전지(50)와 연결될 수 있다. 상기 계통(10)은 상기 부하(20), 전력변환장치(30) 및 태양전지(50)와 배선(45)을 통해 연결될 수 있다.The
상기 부하(20)는 상기 계통(10), 전력변환장치(30) 또는 태양전지(50)로부터 전력을 공급받아 이를 소비할 수 있다. 상기 부하(20)는 상기 스위치(40)가 단락되는 경우 상기 계통(10)으로부터 전력을 공급받고, 상기 스위치(40)가 개방되는 경우 상기 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 또한, 상기 부하(20)는 상기 제어부(100)의 제어에 의해 상기 태양전지(50)로부터 전력을 공급받을 수도 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10)으로부터 상기 부하(20)로 인가되는 상기 배선(45)의 전압을 측정하여 상기 배선(45)의 전압에 기초하여 상기 계통(10)으로부터 전기를 구매하여 상기 전력변환장치(30)에 저장하거나, 상기 저장된 전기를 상기 계통(10)으로 판매할 수 있다. 또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전된 전기를 상기 부하(20)로 공급할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 태양전지(50)를 통해 생산되는 전력을 통해 상기 계통(10)과 상기 전력변환장치(30)간의 전기이동을 제어할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부(100)의 제어에 따라 상기 태양전지(50)로부터의 전기를 축전부(140)에 저장할 수 있다.The
상기 태양전지(50)는 상기 계통(10), 부하(20) 및 전력변환장치(30)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 태양전지(50)는 전력을 생성하여 상기 부하(20)의 소비에 필요한 전력을 공급하고, 상기 전력변환장치(30)의 충전에 필요한 전력을 공급할 수도 있으며, 상기 계통(10)으로도 전력을 전달할 수 있다. 상기 태양전지(50)는 상기 제어부(100)의 제어에 의해 상기 계통(10), 부하(20) 또는 전력변환장치(30)로 전력을 전달할 수 있다. 도면에서는 태양전지(50)를 예를 들어 설명하였으나, 태양전지(50)가 아닌 다른 신재생 에너지원일 수 있다.
The
도 7을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 제어부(200)는 전압 측정부(201), 연산부(203), 저장부(205) 및 통신부(207)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
상기 전압 측정부(201)는 상기 배선(45)의 전압을 측정할 수 있다.The
상기 연산부(203)는 상기 전압 측정부(201)로부터 전달 받은 상기 배선(45)의 전압의 평균을 연산하여 상기 저장부(205)에 저장할 수 있다. 상기 연산부(203)는 상기 전압의 평균을 시간대별로 연산하여 상기 저장부(205)에 저장할 수 있다.The
상기 저장부(205)는 상기 연산부(203)로부터 전달받은 시간대별 전압평균을 기준값으로 저장할 수 있다. 또한, 상기 기준값은 외부의 장비로부터 별도로 입력될 수도 있다.The
상기 통신부(207)는 외부의 네트워크와 연결되어 지역기상정보를 제공받아 상기 연산부(203)로 전달할 수 있다. 상기 외부의 네트워크는 인터넷 포탈 사이트 일 수 있다.The
상기 연산부(203)는 상기 지역기상정보를 이용하여 상기 태양전지(50)의 발전량을 예측할 수 있다. 상기 연산부(203)는 상기 태양전지(50)의 예측된 발전량을 통해 상기 기준값을 변동시킬 수 있다.The
예를 들어, 상기 연산부(203)는 상기 태양전지(50)가 많은 전력을 생성하는 것이 예측되는 경우 상기 기준값을 높여 상기 계통(10)으로부터 상기 부하(20) 또는 전력변환장치(30)로 전달되는 전기를 줄이고, 상기 전력변환장치(30)에 저장된 전력 및 상기 태양전지(50)로부터 생산된 전력을 상기 계통(10)으로 공급하여 판매할 수 있다.For example, when it is predicted that the
또한, 상기 연산부(203)는 상기 태양전지(50)가 적은 전력을 생성하는 것이 예측되는 경우 상기 기준값을 낮추어 상기 계통(10)으로부터 상기 부하(20) 또는 전력변환장치(30)로 전달되는 전기를 증가시킬 수 있다.In addition, when it is predicted that the
상기 연산부(203)는 상기 태양전지(50)의 발전량을 예측하여 상기 계통(10), 전력변환장치(30) 및 태양전지(50)간의 충방전을 제어하여 전력의 효율적인 저장 및 소비를 도모할 수 있다.The
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified for other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Accordingly, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
In addition, although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains are illustrated above within the scope not departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various modifications and applications that are not available are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
10: 계통
20: 부하
30: 전력변환장치
40: 스위치
50: 태양전지
100, 200: 제어부
101, 201: 전압 측정부
103, 203: 연산부
105, 205: 저장부
110: 필터부
120: 변환부
130: 승감압부
140: 축전부
207: 통신부10: line
20: load
30: power converter
40: switch
50: solar cell
100, 200: control unit
101, 201: voltage measuring unit
103, 203: operation unit
105, 205: storage unit
110: filter unit
120: conversion unit
130: boost and decompression unit
140: power storage unit
207: communication department
Claims (10)
상기 계통과 축전부 사이에 배치되어 상기 계통의 전력을 상기 축전부에 충전 가능한 전력으로 변환하고, 상기 축전부로부터의 방전 전력을 상기 계통에 공급 가능한 전력으로 변환하는 변환부; 및
상기 계통의 전압을 측정하고, 상기 측정된 전압을 토대로 상기 계통, 상기 축전부 및 상기 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 계통의 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 계통의 시간대별 평균전압을 기준값으로 저장하는 저장부; 및
상기 기준값과 계통의 전압을 비교하여 비교결과에 따라 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 연산부를 포함하고,
상기 제어부는 측정된 계통의 전압과, 상기 저장부에 저장된 상기 계통의 시간대별 평균전압 중 상기 측정된 계통의 전압의 측정시간과 동일 시간대의 평균전압을 비교하고,
상기 측정된 계통의 전압이 상기 저장부에 저장된 동일 시간대의 평균 전압보다 크면, 상기 계통의 전력이 부하에 공급되도록 하고,
상기 측정된 계통의 전압이 상기 저장부에 저장된 동일 시간대의 평균 전압보다 작으면, 상기 축전부에 충전된 전력이 상기 부하에 공급되도록 하여 상기 계통과 상기 축전부 간의 충방전을 제어하는 전력변환장치.A power storage unit for charging power transmitted from the system;
A conversion unit disposed between the system and the power storage unit to convert power of the system into electric power that can be charged to the power storage unit, and convert the discharge power from the power storage unit into electric power that can be supplied to the system; And
And a control unit that measures the voltage of the system and controls operations of the system, the power storage unit, and the conversion unit based on the measured voltage,
The control unit,
A voltage measuring unit measuring the voltage of the system;
A storage unit for storing the average voltage for each time period of the system as a reference value; And
Comprising an operation unit for comparing the reference value and the voltage of the system and controlling the operation of the system, the power storage unit and the conversion unit according to the comparison result
The control unit compares the measured voltage of the system and the average voltage of the measured system voltage at the same time period among the average voltage of the system stored in the storage unit for each time period,
When the measured voltage of the grid is greater than the average voltage of the same time period stored in the storage unit, the power of the grid is supplied to the load,
When the measured voltage of the system is less than the average voltage of the same time period stored in the storage unit, the power charged in the power storage unit is supplied to the load to control charging and discharging between the system and the power storage unit .
상기 계통의 전압은,
상기 계통과 상기 변환부 사이를 연결하는 배선의 전압인 전력변환장치.The method of claim 1,
The voltage of the system is,
A power conversion device that is a voltage of a wire connecting the system and the conversion unit.
상기 연산부는 상기 전압 측정부로부터 전달받은 계통의 전압값을 통해 기준값을 생성하여 상기 저장부에 저장하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The operation unit generates a reference value based on the voltage value of the system received from the voltage measurement unit and stores the power conversion device in the storage unit.
상기 제어부는 외부의 네트워크로부터 지역기상정보를 제공받아 상기 연산부에 전달하는 통신부를 더 포함하며,
상기 연산부는,
상기 지역기상정보를 통해 상기 기준값을 변경하는 전력변환장치.The method of claim 4,
The control unit further includes a communication unit that receives local weather information from an external network and transmits it to the operation unit,
The calculation unit,
Power conversion device for changing the reference value through the local weather information.
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