KR101219799B1 - Smart uninterruptible power supply capable of reducing input peak power and method for controlling uninterruptible power supply - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무정전전원장치(Uninterruptible Power Supply) 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 입력전력과 부하량의 변화를 감지하여, 입력전력예비율이 적고, 부하량이 큰 경우 PWM 정류기의 출력을 제한하고 배터리 전력을 제공함으로써 입력단의 피크전력저감 기능을 가지는 지능형 무정전 전원장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an uninterruptible power supply and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to an uninterruptible power supply and a control method thereof. An intelligent uninterruptible power supply having a peak power reduction function of an input stage by providing battery power and a control method thereof are provided.
당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 무정전전원장치는 교류전원을 사용하는 기기(부하)에 예고없이 정전되거나 사고로 인하여 과도한 전압강하가 일어날 때, 사용중인 기기에 항상 정상적인 전원을 공급하기 위해 설치되는 장치이다. As is well known to those skilled in the art, an uninterruptible power supply is a device that is always installed to supply normal power to the equipment in use when an uninterrupted power failure or excessive voltage drop occurs due to an accident in a device (load) that uses AC power. to be.
이와 같은 무정전전원장치는 입력전압이 비정상적인 상황(정전, 순간전압강하 등)에만 배터리를 동작시켜 부하에 전원을 공급하는 오프라인(Off-line) 방식과, 정상적인 입력전압 공급시에도 정류기(AC/DC)와 인버터(DC/AC)를 동작하여 정전압과 정주파수(CVCF)의 전압을 부하에 공급하다가 입력전압이 비정상적인 상황(정전, 순간전압강하 등)에는 배터리를 동작시켜 전원을 공급하는 더블컨버젼(Double conversion) 방식으로 구분된다.Such an uninterruptible power supply system uses an off-line method of supplying power to a load by operating a battery only when an input voltage is abnormal (interruption, instantaneous voltage drop, etc.) and a rectifier (AC / DC) even when a normal input voltage is supplied. ) And the inverter (DC / AC) to supply constant voltage and constant frequency (CVCF) voltage to the load, and in case of abnormal input voltage (interruption, voltage drop, etc.) Double conversion).
상기한 오프라인(Off-line)방식의 무정전전원장치는 도 1에서와 같이 평상시(입력전원의 상태가 정상인 경우)에는 상용전원(계통전원)을 바이패스 라인을 통해 부하로 공급하고, 정전시에는 인버터/정류기를 인버터로 동작시켜 배터리에 축적된 에너지를 부하로 공급하는 구조로 구성된다. In the above-described off-line type of uninterruptible power supply, commercial power (system power) is supplied to the load through a bypass line at normal times (when the state of the input power is normal) as shown in FIG. The inverter / rectifier operates as an inverter to supply energy accumulated in the battery to the load.
이러한 오프라인 방식의 무정전전원장치는 정상동작시에 바이패스라인으로 직접 부하단에 전력을 공급하기 때문에 효율이 우수한 장점을 가지며, 이러한 오프라인(Off-line)동작을 고효율 동작이라고 한다. This off-line type uninterruptible power supply has an advantage of high efficiency because it supplies power directly to the load stage through the bypass line during normal operation, and this off-line operation is called high efficiency operation.
그러나 상기 오프라인(Off-line) 방식의 무정전전원장치는 정상운전에서 정전시 배터리운전으로 운전전환에 전환시간이 발생하여, 짧은 시간이지만, 부하단의 순간적인 정전상황을 피할 수 없게 된다. However, in the off-line type of uninterruptible power supply, a switching time occurs during operation switching from normal operation to battery operation during power failure, but a short time, but an instantaneous power failure of the load stage cannot be avoided.
또한 오프라인(Off-line) 방식의 무정전전원장치는 정상운전시 상용전원이 그대로 부하에 공급되기 때문에 입력전압이 불안정한 경우에 그 전압이 그대로 부하 측에 전달된다. 따라서, 안정된 출력전압과 주파수를 요하는 부하에는 적합하지 못한 방식이다.In addition, in the off-line type of uninterruptible power supply, commercial power is supplied to the load as it is in normal operation, so when the input voltage is unstable, the voltage is transmitted to the load. Therefore, this method is not suitable for loads requiring stable output voltage and frequency.
한편, 더블컨버젼(Double conversion) 방식의 무정전전원장치는 도 2에서와 같이 평상시에는 상용전원을 정류기를 통해 직류전압으로 변환하고, 이 전압을 다시 인버터를 통해 교류전압으로 변환하여, 이중변환된 전력을 부하로 공급하고, 정전시에는 배터리전력을 인버터를 통해 부하단에 공급하는 구조로 되어 정전시 부하단으로 전력의 무순단 절체가 가능하고, 정상운전시 상용전원을 이중변환하여 부하단으로 공급하기 때문에 항상 정전압, 정주파수의 양질의 전원을 부하단에 공급하는 것이 가능하다. Meanwhile, in the double conversion type uninterruptible power supply device, the commercial power is normally converted into a DC voltage through a rectifier as shown in FIG. 2, and the voltage is converted into an AC voltage through an inverter, thereby converting the double converted power. Is supplied as a load, and in the case of power failure, the battery power is supplied to the load stage through the inverter, so it is possible to transfer the power to the load stage at the time of power failure, and to supply the load stage by double-converting commercial power during normal operation. Therefore, it is possible to always supply high-quality power of constant voltage and constant frequency to the load stage.
그러나 도 2에 도시된 더블컨버젼(Double conversion) 방식의 무정전전원장치는 이중변환과정에서 발생하는 반도체 소자들의 스위칭 손실로 인하여, 상기 오프라인(Off-line) 방식의 무정전전원장치에 비해 효율이 떨어지는 단점을 가진다. However, the double conversion type uninterruptible power supply shown in FIG. 2 has a disadvantage in that efficiency is lower than that of the off-line type uninterruptible power supply due to switching losses of semiconductor devices generated during the double conversion process. Has
상기와 같은 더블컨버젼(Double conversion) 방식의 무정전전원장치의 무정전 전원장치의 단점을 극복하기 위해, 일부 제품에서는 부하량과 입력전압에 따라서 고효율 운전이 가능하도록 하고 있다. 즉, 본 출원인이 출원한 등록특허 번호 제10-1070472호(명칭: 부하량과 입력전압 및 입력주파수에 따른 동작설정이 가능한 고효율 무정전전원장치)의 특허기술에 기반한 제품은, 부하량과 입력전압 및 입력주파수에 따라 고효율 운전이 가능하도록 하고 있다. In order to overcome the drawbacks of the uninterruptible power supply of the double conversion type uninterruptible power supply as described above, some products are to enable high efficiency operation depending on the load amount and input voltage. That is, the product based on the patented technology of the patent application No. 10-1070472 (name: high efficiency uninterruptible power supply that can set the operation according to the load amount and input voltage and input frequency) filed by the applicant, the load amount, input voltage and input High efficiency operation is possible depending on the frequency.
그런데, 종래기술의 경우 제한된 입력전력 하에서는 단순히 부하량의 크기에 따른 동작으로만 진행되었을 때, 입력전력공급에 부담을 가중시키게 되고, 입력전력사용 증가로 인한 입력전압의 왜곡이나 피크전력상승으로 인한 전력요금의 상승의 원인이 되고 있다.
However, in the case of the prior art, under a limited input power, when only the operation according to the size of the load proceeds, the burden on the input power supply is increased, and the power due to the distortion of the input voltage or the peak power increase due to the increased input power usage. It causes the rise of the rate.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 계통 및 무정전전원장치 입력단 전력예비율과 부하량을 최적의 방법으로 측정하여, 순간적으로 증가하는 부하량에 의해 계통 및 무정전전원장치 입력단에서 부담하는 전력의 부담을 줄이도록, 배터리 방전동작을 수행하여, 입력전력의 예비율을 확보하도록 동작하는 입력피크전력저감 기능을 갖는 지능형 무정전전원장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The problem to be solved by the present invention is to solve the above problems of the prior art, the system and the uninterruptible power supply input stage power reserve and load by measuring the optimal way, the system and the instantaneous increase in load An intelligent uninterruptible power supply having an input peak power reduction function operating to secure a reserve ratio of input power by performing a battery discharge operation so as to reduce the load on the uninterruptible power supply input stage, and a control method thereof. There is a purpose.
또한, 본 발명은 무정전전원장치가 설치된 환경에서 최적의 운전조건이 되도록 함으로써, 입력전력 예비율 문제를 해결하고, 측정된 데이터를 토대로 학습된 지능형 제어알고리즘으로 입력전력의 피크전력저감 운전을 수행할 수 있는 지능형 무정전전원장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to solve the problem of the input power reserve ratio by the optimum operating conditions in the environment in which the uninterruptible power supply is installed, it is possible to perform the peak power reduction operation of the input power with the intelligent control algorithm learned based on the measured data The purpose of the present invention is to provide an intelligent uninterruptible power supply and a control method thereof.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무정전전원장치는, 계통에서 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여, 직류모선(DC Link)단에 공급하는 PWM 정류기와; 배터리와 상기 PWM 정류기에서 공급된 직류전압을 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 계통 전원을 상기 부하로 직접 공급하는 경우에 동작하는 바이패스 스위치; 계통 및 무정전전원장치 입력단의 전력예비율과 부하량 및 배터리전력을 입력받아 데이터를 누적하여, 상황에 맞는 최적의 동작을 보장하는 것이 가능한 상기 PWM 정류기 동작을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 입력전력과 부하량 및 배터리전력에 따라 피크전력저감 운전이 가능하도록 상기 무정전전원장치를 운전하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the uninterruptible power supply apparatus according to the present invention includes a PWM rectifier for converting an AC voltage input from a system into a DC voltage and supplying it to a DC bus terminal; An inverter converting a DC voltage supplied from a battery and the PWM rectifier into an alternating current and supplying it to a load; A bypass switch that operates when directly supplying grid power to the load; And a controller for controlling the PWM rectifier operation capable of ensuring optimal operation according to a situation by accumulating data by receiving power reserve ratio, load amount, and battery power of a system and an uninterruptible power supply input terminal, wherein the controller includes: The uninterruptible power supply is characterized in that it operates the uninterruptible power supply to enable the peak power reduction operation according to the input power, the load amount and the battery power.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 상기 입력단 전력, 상기 부하량, 배터리전력 및 계통전력을 측정하기 위한 측정부와; 상기 측정부에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 각 모드에 따라 상기 PWM 정류기를 제어하고, 계통전력에 전력에 따른 동작과 배터리 방전시간을 설정하기 위한 설정 및 제어부를 포함하여 이루어진다. Preferably, the controller includes a measuring unit for measuring the input terminal power, the load amount, battery power and grid power; A data storage unit for storing the data measured by the measurement unit; Controlling the PWM rectifier according to each of the modes, and the setting and the control unit for setting the operation according to the power and the battery discharge time in the system power.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 측정부에 의해 측정된 입력단 전력과 부하량, 배터리전력 및 계통전력의 데이터를 분석한 후, 입력(계통 및 입력단)전력의 예비율이 충분하여, 입력단의 피크전력저감이 필요하지 않을 경우 더블컨버젼 운전을 수행하도록, 상기 PWM 정류기를 동작시킨다. Preferably, the controller analyzes the data of the input stage power and the load, the battery power and the system power measured by the measuring unit, and then reserves sufficient input (system and input stage) power, so that the peak power of the input stage needs to be reduced. If not, the PWM rectifier is operated to perform double conversion operation.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 측정부에 의해 입력단 전력과 부하량 , 배터리전력 및 계통전력의 데이터를 분석한 후, 입력(계통 및 입력단)전력의 예비율이 부족하여, 입력단의 피크전력저감운전이 필요한 할 경우, 상기 PWM 정류기의 동작을 제한하고, 부족한 전력을 배터리를 통해 보충하는 피크전력저감운전 동작을 수행하도록 한다.
Preferably, the controller analyzes data of input stage power, load, battery power, and grid power by a measuring unit, and lacks a reserve ratio of input (system and input stage) power, so that peak power reduction operation of the input stage is required. In this case, the operation of the PWM rectifier is limited, and the peak power reduction operation for replenishing the insufficient power through the battery is performed.
본 발명에 따른 무정전전원장치는 입력단 전력, 계통전력, 부하량 및 배터리전력을 측정하여, 측정된 데이터를 바탕으로 사용환경에 따른 입력전원의 상태와, 전력의 예비율을 측정하여, 최적의 조건에서 입력단의 피크전력 저감 운전이 가능한 지능형 무정전전원장치를 구성함으로써, 더블컨버젼 방식의 무정전전원장치의 장점인 정전압정주파수(CVCF) 기능과 더불어 입력전력의 예비율을 확보하고, 입력단의 피크전력부담을 줄임으로써, 사용자의 전력요금부담을 줄이고, 무정전전원장치 동작의 신뢰성을 향상시켜, 무정전전원장치가 가지는 장점을 극대화하는 이점을 제공한다.
The uninterruptible power supply apparatus according to the present invention measures the input stage power, grid power, load and battery power, and measure the state of the input power according to the use environment and the reserve ratio of power based on the measured data, and measure the input stage under optimum conditions. By constructing an intelligent uninterruptible power supply that can reduce peak power of the system, by securing the input power reserve as well as the constant voltage constant frequency (CVCF) function, which is an advantage of the double conversion type uninterruptible power supply, In addition, it reduces the user's power bill and improves the reliability of the uninterruptible power supply, thereby maximizing the advantages of the uninterruptible power supply.
도 1은 종래의 오프라인(Off-line) 방식의 무정전전원장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 종래의 더블컨버젼(Double conversion) 방식의 무정전전원장치를 나타내는 구성도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입력피크전력저감 기능을 갖는 지능형 무정전전원장치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 동작의 일실시예로서, 도 4a는 입력전력의 예비율이 충분하고, 부하량이 적을 경우의 전력흐름도(더블컨버젼운전)이고; 도 4b는 입력전력의 예비율이 낮고, 부하량이 클 경우의 전력흐름도(입력전력 피크컷운전)이다.
도 5는 본 발명에 따른 무정전 전원장치의 입력예비율과 출력단의 부하량에에 따른 배터리 운전에 대한 동작흐름도이다.1 is a block diagram showing a conventional off-line uninterruptible power supply.
2 is a block diagram illustrating a conventional double conversion type uninterruptible power supply device.
3A to 3D are diagrams illustrating an intelligent uninterruptible power supply having an input peak power reduction function according to various embodiments of the present disclosure.
4A to 4B show an embodiment of the operation of the present invention, and FIG. 4A is a power flow diagram (double conversion operation) when the reserve ratio of input power is sufficient and the load is small; 4B is a power flow chart (input power peak cut operation) when the input power reserve is low and the load is large.
5 is a flowchart illustrating operation of a battery according to an input ratio and an output load of an uninterruptible power supply apparatus according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 무정전전원장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the uninterruptible power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 3a을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무정전전원장치는 계통(30A)과 연결되며, 입력단(30)과 부하(36)단 사이에 PWM 정류기(31), 배터리(33), 배터리 충-방전기(32), 인버터(35), 바이패스 스위치(34) 및 컨트롤러(37)가 도시한 바와 같이 접속되어 이루어진다. Referring to Figure 3a, the uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention is connected to the
도 3a에 도시한 본 발명의 무정전전원장치는 배터리 충-방전기(32)를 포함하는 것으로 되어 있지만, 경우에 따라서는 도 3b에 도시한 바와 같이 배터리 충-방전기 없는 형태도 가능할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Although the uninterruptible power supply of the present invention shown in FIG. 3A includes a battery charger-
한편, 본 발명에 따른 무정전전원장치는, 도 3c 및 도 3d에 도시한 바와 같이 인버터(35) 후단에 인버터 스위치(35a)가 연결될 수도 있다.Meanwhile, in the uninterruptible power supply apparatus according to the present invention, the
본 발명은 도 3a 내지 도 3d에 도시한 무정전전원장치에 모두 적용 가능할 것이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 하지만 이하 설명에서는 설명의 단순 명료화를 위해 도 3a를 기준으로 하여 설명할 것이다. 따라서, 도 3b는 도 3a에서 배터리 충-방전기가 배제된 구성으로 이해하면 되고, 도 3c 및 도 3d는 도 3a의 인버터 후단에 인버터 스위치가 추가 연결된 구성으로 이해하면 될 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be applicable to all of the uninterruptible power supplies shown in FIGS. 3A-3D. However, in the following description, it will be described with reference to FIG. 3A for simplicity of explanation. Accordingly, FIG. 3B may be understood as a configuration in which the battery charger-discharger is excluded in FIG. 3A, and FIGS. 3C and 3D may be understood as configurations in which an inverter switch is additionally connected to the rear end of the inverter of FIG. 3A.
PWM 정류기(31)는 입력단(30)에서 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여, 직류모선(DC Link)단에 공급하는 역할을 한다. The
배터리 충-방전기(32)는 충전시에는 직류모선전압을 감압하여, 배터리(33)에 공급하고, 방전시에는 배터리 전압을 승압하여, 직류모선(DC Link)으로 공급하는 역할을 한다. The battery charger-
인버터(35)는 배터리(33)와 PWM 정류기(31)에서 공급된 DC 전압을 교류로 변환하여, 부하(36)에 공급하는 역할을 수행한다. The
바이패스 스위치(34)는 계통(30A) 전원을 부하(36)로 직접 공급하는 경우에 동작하는 역할을 수행한다. The
컨트롤러(37)는 계통(30A) 전력, 입력단(30) 전력, 부하량 및 배터리 전력을 입력받아 데이터를 누적하여 저장하고, 계측된 데이터를 토대로 하여, 입력전력 예비율이 적은 경우에 입력전력의 피크전력저감운전 동작 여부를 결정하여, PWM 정류기(31)와 배터리 충-방전기(32)를 제어하는 역할을 수행한다. The
PWM 정류기(31)는 PWM 제어방식으로, 단위역율 제어가 가능한 역률보상(Power Factor Correction) 컨버터로 동작하여, 계통의 교류전압을 직류전력으로 변환하여, 직류모선으로 공급하는 역할을 수행할 수 있다. The
본 발명에 있어서, 컨트롤러(37)는 입력전력 피크컷(peak cut) 운전을 수행하는 역할을 하며, 이를 위해 도 3에 도시한 바와 같이 계통(30A) 전력, 입력단(30) 전력, 부하(36)의 크기 및 배터리(33) 전력을 측정하는 측정부(40)와, 측정된 데이터 값을 저장하는 데이터 저장부(38), 배터리 충-방전기(32)와 PWM 정류기(31)를 제어하고, 계통전력에 대한 입력전력저감기능을 수행하고, 배터리 방전시간을 설정하기 위한 설정 및 제어부(39)를 포함하여 이루어진다. In the present invention, the
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 입력피크전력저감 기능을 갖는 지능형 무정전전원장치의 작용을 도 3a 내지 도 5 을 참조하여 설명한다. An operation of an intelligent uninterruptible power supply having an input peak power reduction function according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3A to 5.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전전원장치의 동작 중 입력전력의 예비율에 따른 입력전력저감운전 동작에 대한 전력흐름도를 나타낸다.4A and 4B illustrate power flow diagrams for an operation for reducing input power according to a reserve ratio of input power during operation of an uninterruptible power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 무정전전원장치에 있어서, 입력전력저감동작은 무정전전원장치의 입력전력예비율과 부하량 및 배터리 전력의 상태에 따라 결정된다. First, in the uninterruptible power supply of the present invention, the input power reduction operation is determined according to the input power reserve ratio, the load amount, and the state of the battery power of the uninterruptible power supply.
측정부(40)에 의해 측정된 값들은 데이터 저장부(38)에 저장되고, 누적된 데이터에 의해 계산된 값과 조건에 의해 입력전력이 충분하여 입력전력저감 운전이 필요하지 않을 경우에는, 도 4a와 같이 입력단(30) 전력을 PWM 정류기(31)와 인버터(35)를 통해 부하로 출력하는 더블컨버젼(Double conversion) 동작을 수행한다. When the values measured by the measuring
상기 입력전력이 충분한지 여부, 즉 입력전력의 예비율은, 예를 들어 측정부(40)에서 측정된 입력전압의 평균치를 계산한 후, 동시간대 전압의 변화량을 알기 위해 표준편차를 구하여, 각 시간대의 입력전압의 변화량으로 입력전력의 예비율을 예측(측정)할 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Whether the input power is sufficient, that is, the reserve ratio of the input power, for example, calculates an average value of the input voltage measured by the measuring
예를 들면, 컨트롤러(37)의 측정부(40)는 입력전압과 츨력전류를 측정하고, 측정된 데이터는 데이터 저장부(38)로 누적될 수 있다. 각각의 해당시간에 상기 데이터 저장부(38)에 누적된 전압 데이터는 다른 날짜에 측정된 동시간대 전압 데이터와 함께 누적되며, 동시간 때에 측정된 전체전압의 평균치와 측정된 전압과의 시간대별 분산을 구하고, 시간대별 표준편차를 구할 수 있다. 시간대별 표준편차가 구해졌으면, 표준편차가 정해진 설정치 예를 들어 2를 초과하는지 판단할 수 있다. 상기 표준편차 값이 2를 초과하면, 입력전력 예비율이 낮은 것으로 판단할 수 있고; 상기 표준편차 값이 2보다 작고, 전압평균치에서 표준편차를 뺀 값이 정해진 설정치 예를 들어 정격전압의 99% 미만일 경우, 그 시간대의 입력전력 예비율도 낮은 것으로 판단할 수 있다. 한편, 상기 표준편차 값이 2보다 작고, 전압평균치에서 표준편차를 뺀 값이 정격전압의 99% 이상 일 경우, 그 시간대의 입력전력 예비율이 높은 것으로 판단할 수 있고; 상기 표준편차 값이 2보다 작지만, 전압편차가 0를 초과하는 경우에는 입력전력 예비율이 높은 것으로 판단할 수 있다. For example, the measuring
측정부(40)에 의해 측정된 값들은 데이터 저장부(38)에 저장되고, 누적된 데이터에 의해 계산된 값과 조건에 의해 입력전력이 부족하여 입력전력저감 운전을 필요로 하는 상태로 판단된 구간에서는, 배터리 충-방전기(32)는 제어부(39)에 의해 온(On)되면서, 도 4b와 같이 입력단(30)의 PWM 정류기(31)의 동작을 제한하여, 발생되는 부족분의 전력을 배터리(33)가 분담하는 입력전력저감동작을 수행한다.The values measured by the
도 4b는 측정부(40)에서 측정된 입력전력의 예비율의 데이터와 부하량을 측정하여, 출력단의 부하량이 증가하는 경우 입력단(30)과 PWM 정류기(31)에서 부담해야하는 피크(Peak) 전력을 배터리가 부담하도록 동작하는 배터리 충-방전 운전의 동작흐름도, 즉 입력피크전력저감 운전의 동작 흐름도를 나타낸다. FIG. 4B measures the data of the reserve ratio of the input power measured by the measuring
도 5를 참조하면, 컨트롤러(37)은 전술한 바와 같이 측정부(40)에 의해 측정된 입력전력의 예비율이 설정된 기준치, 예를 들면 80% 미만인지를 판단한다(S100). Referring to FIG. 5, the
S100 단계에서, 입력전력의 예비율이 상기 설정된 기준치를 초과하면, 컨트롤러(37)는 PWM 정류기(31)의 전류 제한치를 초기 설정치, 즉 디폴트 값으로 설정하여 운전한다(S150). In step S100, when the reserve ratio of the input power exceeds the set reference value, the
S100 단계에서, 입력전력의 예비율이 상기 설정된 기준치 미만이면, 컨트롤러(37)는 측정부(40)에 의해 측정된 부하전력이 정격전력의 50% 미만인지를 판단한다(S110). In step S100, when the reserve ratio of the input power is less than the set reference value, the
S110 단계에서, 상기 부하전력이 상기 정격전력의 50% 초과하면, 컨트롤러(37)는 PWM 정류기(31)의 전류 제한치를 초기 설정치로 설정하고(S150); 그렇지 않으면 상기 부하전력이 안정화 구간에 있는지 여부를 판단한다(S120). 여기서, 상기 부하전력이 안정화 구간에 있는지의 판단은 다음과 같이 수행될 수 있다. In step S110, when the load power exceeds 50% of the rated power, the
즉, 상기 부하전력의 안정화 구간은, 부하전력의 변화를 측정된 출력단 출력전류의 미분치로 변화량을 계산하여, 변화량이 클 경우(예를 들면, 현재 검출치를 포한한 10분간 평균치에서 현재 변화량이 평균치 기준으로 10% 이상의 변화일 경우)에는 부하전력이 불안정하고, 변화량이 적을 경우(현재 검출치를 포한한 10분간 평균치에서 현재 변화량이 평균치 기준으로 10%미만의 변화일 경우)에는 부하전력이 안정된 구간으로 판단할 수 있다.That is, the stabilization period of the load power is calculated by calculating the change amount by the derivative of the measured output stage output current, and the change amount is large (for example, the current change amount is averaged from the average value for 10 minutes including the current detection value). When the load power is unstable when the change is more than 10%), and the load power is unstable when the change amount is small ( when the change amount is less than 10% based on the average value from the 10-minute average value including the current detection value) Judging by
S120 단계에서, 상기 부하전력이 상기 안정화 구간에 있지 않으면, 컨트롤러(37)는 PWM 정류기(31)의 전류 제한치를 초기 설정치로 설정하고(S150); 그렇지 않으면 배터리(33)의 전력이 배터리 전력 설정값, 예를 들면 70%를 초과하는지 여부를 판단한다(S130).In step S120, when the load power is not in the stabilization period, the
S130 단계에서, 상기 배터리 전력이 상기 배터리 전력 설정값 보다 적으면, 컨트롤러(37)는 PWM 정류기(31)의 전류 제한치를 초기 설정치로 설정하고(S150); 그렇지 않으면 PWM 정류기(31)의 전류 제한치를 현재 부하전력의 정해진 값, 예를 들면 부하전력의 50%로 제한하여 동작시키고, PWM 정류기(31)의 제한 동작에 따른 부족분은 배터리 충-방전기(32)를 제어하여 배터리(33) 전력으로 충당되도록 한다(S140). In step S130, when the battery power is less than the battery power set value, the
본 발명에 따르면, 도 5에 도시한 각각의 동작에 따라, PWM 정류기(31)의 동작을 제한하고, 배터리 충-방전기(32)의 동작을 결정하여, 입력전력예비율 부족으로 인한 전력사고를 방지하고, 부하에는 원활하고, 안정된 전력을 공급하도록 할 수 한다.According to the present invention, according to each operation shown in Figure 5, by limiting the operation of the
이로써, 본 발명은 입력전력예비율과 부하량에 따라 더블컨버젼(Double conversion) 운전과 입력전력저감운전이 가능한 무정전전원장치로서 부하조건, 배터리전력 그리고 입력전력의 예비율에 따른 최적의 전력품질과 주어진 상황에서 최적의 안정된 동작을 실현할 수 있다. Thus, the present invention is an uninterruptible power supply device capable of double conversion operation and low input power reduction operation according to the input power reserve ratio and the load amount, and the optimum power quality according to the load condition, the battery power, and the reserve ratio of the input power, and in a given situation. Optimum and stable operation can be realized.
지금까지, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. So far, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
31 : PWM 정류기
32 : 배터리 충-방전기
33 : 배터리
34 : 바이패스 스위치
35 : 인버터
37 : 컨트롤러
38 : 데이터 저장부
39 : 제어부
40 : 측정부31: PWM Rectifier
32: battery charger-discharger
33: battery
34: bypass switch
35: inverter
37: Controller
38: data storage
39: control unit
40:
Claims (9)
계통에서 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여, 직류모선(DC Link)단에 공급하는 PWM 정류기;
배터리와 상기 PWM 정류기에서 공급된 직류전압을 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터;
계통 전원을 상기 부하로 직접 공급하는 경우에 동작하는 바이패스 스위치;
입력 전력 예비율, 부하량 및 배터리 전력을 측정하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 입력 전력 예비율이 설정된 제1 기준치보다 낮고 상기 부하량이 설정된 제2 기준치보다 높은 경우, 상기 PWM 정류기의 출력을 제한하고 상기 배터리에 의해 전력이 공급되도록 하는 입력피크전력저감운전을 수행하고,
상기 입력 전력 예비율이 상기 제1 기준치보다 높고 상기 부하량이 상기 제2 기준치보다 낮은 경우, 더블컨버젼(Double conversion) 운전을 수행하는
것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
In the uninterruptible power supply,
A PWM rectifier converting an AC voltage input from the system into a DC voltage and supplying the DC voltage to a DC bus terminal;
An inverter converting a DC voltage supplied from a battery and the PWM rectifier into an alternating current and supplying it to a load;
A bypass switch that operates when directly supplying grid power to the load;
A controller for measuring input power reserve, load and battery power,
The controller
When the input power reserve ratio is lower than the set first reference value and the load amount is higher than the set second reference value, input peak power reduction operation for limiting the output of the PWM rectifier and supplying power by the battery is performed.
When the input power reserve ratio is higher than the first reference value and the load is lower than the second reference value, a double conversion operation is performed.
Uninterruptible power supply, characterized in that.
상기 컨트롤러는
상기 입력 전력 예비율, 상기 부하량 및 상기 배터리 전력을 측정하기 위한 측정부;
설정된 기능, 운전 또는 모드에 따라 상기 PWM 정류기를 제어하고, 상기 계통 전력에 대한 입력전력저감기능을 수행하기 위한 조건과 입력전력저감 운전시 상기 배터리의 방전시간을 설정하기 위한 설정 및 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
The method of claim 1,
The controller
A measuring unit for measuring the input power reserve ratio, the load amount and the battery power;
And a setting and a controller for controlling the PWM rectifier according to a set function, operation or mode, and setting a condition for performing an input power reduction function for the grid power and setting a discharge time of the battery during an input power reduction operation. Uninterruptible power supply, characterized in that made.
상기 컨트롤러가 상기 입력피크전력저감운전을 수행하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 전력에 따른, 상기 배터리의 방전시간을 설정하여, 설정된 시간 동안에만 입력전력저감기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
The method of claim 1,
When the controller performs the input peak power reduction operation, the controller sets the discharge time of the battery according to the battery power, and performs the input power reduction function only during the set time. .
상기 컨트롤러는 상기 부하량에 대한 변화를 측정하는 경우 부하량의 변화에 대한 평균값으로 부하량의 크기 및 변화를 판단하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치.
The method of claim 1,
The controller determines the magnitude and the change of the load amount as an average value of the change in the load amount when measuring the change to the load amount.
충전시에는 직류모선 전압을 감압하여 배터리에 공급하고, 방전시에는 배터리의 전압을 승압하여 이를 상기 직류모선으로 공급하는 배터리 충-방전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치. The method of claim 1,
The uninterruptible power supply further comprises a battery charger-discharger for reducing the DC bus voltage to supply the battery to the battery, and for boosting the voltage of the battery to supply the battery to the DC bus.
상기 컨트롤러가 측정부에 의해 측정된 입력전력의 예비율이 설정된 기준치 미만인지를 판단하는 제1 단계;
상기 제1 단계에서, 상기 입력전력의 예비율이 상기 설정된 기준치를 초과하면, 상기 컨트롤러는 상기 PWM 정류기의 전류 제한치를 초기 설정치로 설정하여 운전하는 정류기의 초기 설정치 운전 단계;
상기 제1 단계에서, 상기 입력전력의 예비율이 상기 설정된 기준치 미만이면, 상기 컨트롤러는 상기 측정부에 의해 측정된 부하전력이 정격전력의 정해진 값 미만인지를 판단하는 제2 단계;
제 2 단계에서, 상기 부하전력이 상기 정격전력의 정해진 값을 초과하면, 상기 컨트롤러는 상기 정류기의 초기 설정치 운전 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 상기 부하전력이 안정화 구간에 있는지 여부를 판단하는 제3 단계;
제3 단계에서, 상기 부하전력이 상기 안정화 구간에 있지 않으면, 상기 컨트롤러는 상기 정류기의 초기 설정치 운전 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 배터리의 전력이 정해진 배터리 전력 설정값을 초과하는지 여부를 판단하는 제4 단계;
제4 단계에서, 상기 배터리의 전력이 상기 정해진 배터리 전력 설정값 보다 적으면, 상기 컨트롤러는 상기 정류기의 초기 설정치 운전 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 상기 PWM 정류기의 전류 제한치를 현재 부하전력의 정해진 값으로 제한하여 동작시키고, 상기 PWM 정류기의 제한 동작에 따른 부족분은 상기 배터리의 전력으로 충당되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치의 제어방법. And a PWM rectifier, an inverter which converts a DC voltage into an alternating current and supplies the load to the load, a bypass switch that operates when the system power is directly supplied to the load, and a controller for controlling the operation of the bypass switch and the inverter. In the control method of the uninterruptible power supply,
A first step of determining, by the controller, whether the reserve ratio of the input power measured by the measurement unit is less than a predetermined reference value;
In the first step, if the preliminary ratio of the input power exceeds the set reference value, the controller operates the initial set value of the rectifier to operate by setting the current limit value of the PWM rectifier to the initial set value;
In the first step, if the reserve ratio of the input power is less than the set reference value, the controller determines whether the load power measured by the measuring unit is less than the predetermined value of the rated power;
In a second step, if the load power exceeds a predetermined value of the rated power, the controller performs an initial set point operating step of the rectifier; otherwise, a third step of determining whether the load power is in a stabilization period ;
In a third step, if the load power is not in the stabilization period, the controller performs an initial set point operating step of the rectifier, and otherwise determines whether the power of the battery exceeds a predetermined battery power set value. step;
In a fourth step, if the power of the battery is less than the predetermined battery power set value, the controller performs an initial setpoint operation step of the rectifier, otherwise the current limit of the PWM rectifier is set to a predetermined value of the current load power. Operating in a limited manner, wherein the deficit according to the limiting operation of the PWM rectifier is covered by the power of the battery.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101677802B1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-11-29 | 엘에스산전 주식회사 | Controller of energy storage system |
KR101768917B1 (en) * | 2015-02-23 | 2017-08-18 | 이플러스주식회사 | Parallel Power Operating Uninterruptible Power Supply Apparatus |
KR20200098449A (en) * | 2020-08-06 | 2020-08-20 | 대농산업전기(주) | Uninterruptible power supply and method for thereof |
CN113224831A (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-06 | 硕天科技股份有限公司 | Online uninterruptible power system and operation method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006155200A (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Load operation status monitoring apparatus |
KR100778892B1 (en) * | 2007-02-23 | 2007-11-22 | 성신전기공업(주) | Uninterruptible power supply system and method of supplying uninterruptible power thereof |
KR101070472B1 (en) * | 2011-02-25 | 2011-10-06 | 성신전기공업(주) | High efficiency uninterruptible power supply capable of setting operation based on load, input voltage and input frequency |
-
2012
- 2012-04-24 KR KR1020120042454A patent/KR101219799B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006155200A (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Load operation status monitoring apparatus |
KR100778892B1 (en) * | 2007-02-23 | 2007-11-22 | 성신전기공업(주) | Uninterruptible power supply system and method of supplying uninterruptible power thereof |
KR101070472B1 (en) * | 2011-02-25 | 2011-10-06 | 성신전기공업(주) | High efficiency uninterruptible power supply capable of setting operation based on load, input voltage and input frequency |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101677802B1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-11-29 | 엘에스산전 주식회사 | Controller of energy storage system |
US9837822B2 (en) | 2014-09-23 | 2017-12-05 | Lsis Co., Ltd. | Control device of energy storage system |
KR101768917B1 (en) * | 2015-02-23 | 2017-08-18 | 이플러스주식회사 | Parallel Power Operating Uninterruptible Power Supply Apparatus |
CN113224831A (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-06 | 硕天科技股份有限公司 | Online uninterruptible power system and operation method thereof |
KR20200098449A (en) * | 2020-08-06 | 2020-08-20 | 대농산업전기(주) | Uninterruptible power supply and method for thereof |
KR102223422B1 (en) * | 2020-08-06 | 2021-03-05 | 대농산업전기(주) | Uninterruptible power supply and method for thereof |
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