KR101422359B1 - Apparatus and method for operating of Photovoltaic Battery Energy Storage device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 전류 저장장치 및 운용을 위한 제어 방법에 관한 것이다
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치는 태양광으로부터 전력을 생성하는 태양광 전력 생성부; 상기 전력을 소정 전압값으로 승압하는 컨버터; 상기 승압된 전압값을 계통으로 인가하는 인버터; 배터리; 상기 컨버터, 인버터 및 배터리를 연결하고, 동작 모드에 따른 개폐동작을 수행하는 스위치; 태양광 전력 저장장치의 동작 모드를 제어하고, 상기 동작모드에 따라 스위치 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 스위치는 상기 컨버터와 상기 배터리를 연결하는 제1스위치; 상기 컨버터와 상기 인버터를 연결하는 제2스위치; 상기 인버터와 상기 계통을 연결하는 제3스위치; 상기 계통과 부하를 연결하는 제4스위치; 상기 인버터와 상기 배터리를 연결하는 제5스위치;를 포함한다.The present invention relates to a solar photovoltaic storage device and a control method for operation
A solar photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention includes a solar photovoltaic power generation unit for generating power from sunlight; A converter for boosting the power to a predetermined voltage value; An inverter for applying the boosted voltage value to the system; battery; A switch for connecting the converter, the inverter, and the battery, and performing an opening / closing operation according to an operation mode; A controller for controlling an operation mode of the solar power storage device and controlling a switch operation in accordance with the operation mode, the switch including: a first switch for connecting the converter and the battery; A second switch for connecting the converter and the inverter; A third switch for connecting the inverter and the system; A fourth switch for connecting the system and the load; And a fifth switch for connecting the inverter and the battery.
Description
본 발명은 태양광 전류 저장장치 및 운용을 위한 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar photovoltaic storage device and a control method for operation.
태양광 전력 저장장치(PV BESS: Photovoltaic Battery Energy Storage device)는 태양광으로부터 전압을 승압 시키는 컨버터, 승압된 전압을 계통으로 연결시키기 위한 인버터 및 에너지 저장을 위한 배터리로 구성될 수 있다. 태양광으로부터 생성된 전력은 배터리에 저장되었다가 부하가 정점인 피크(peak)지점에서 배터리를 방전시킴으로 전력 집중 시간에 계통이나 발전소의 부담을 경감시켜주는 역할을 한다. The PV BESS (Photovoltaic Battery Energy Storage device) can consist of a converter that boosts voltage from sunlight, an inverter that boosts the voltage to the system, and a battery that stores energy. The power generated from the sunlight is stored in the battery and discharges the battery at the peak point where the load is peak, thereby reducing the burden on the system and the power plant in the power concentration time.
도 1은 종래의 전력 전자 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional power electronic system.
전력전자 시스템(100)은 일반적으로 DC전압에 대한 전력을 변환하는 시스템으로서 DC전압 안정화 및 유지를 위한 캐패시터 뱅크(c1)를 포함하고 있다. 또한 캐패시터 뱅크에서 DC인가 전압이 사라질 경우 이를 방전시키기 위한 레지스터(R1)을 병렬로 포함하고 있다. 또한 전력전자시스템의 컨트롤러(200)는 일반적으로 DC링크 전압을 이용하여 전원을 공급할 수 있다.
인가되어 있는 DC전압에 의하여 캐피시터(C1)와 레지스터(R1)로 흐르는 전류에 의해 전력 손실이 상시 발생한다. 또한 컨트롤러(200)에도 항상 일정한 전력을 사용하게 된다. 만약 이들 전력 시스템이 사용되지 않는 상태에서도 소량의 전력 손실은 지속적으로 발생할 수 있다. A power loss always occurs due to the current flowing to the capacitor C1 and the resistor R1 due to the applied DC voltage. In addition, the
도 2는 종래의 전력 전자 시스템의 장치들에 전력 흐름을 나타낸 블록 구성도이다. 2 is a block diagram illustrating power flow to devices of a conventional power electronic system.
즉, 도 2에서와 같이 종래의 경우 전력 전자 시스템에서 사용되는 PV(10), 컨버터(12), 배터리(13), 인버터(14), 로드(15) 및 계통(16)은 평상시에 전원이 지속적으로 공급되는 상태를 유지한다. 각 장치들이 소비하는 전력은 무시할 수 없는 정도의 레벨로서, 특히 인버터와 같은 경우 평상시 AC를 DC로 정류하는 과정을 포함시키기 때문에 전력 변환 효율의 부담을 가지고 있다. 2, the PV 10, the
본 발명은 태양광 전력 저장장치에 각 구성에 인가되는 전원을 제어하기 위한 태양광 전력 저장 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a solar photovoltaic power storage device and a control method thereof for controlling a power applied to each configuration of a solar photovoltaic power storage device.
또한 본 발명은 인버터에 인가되는 전원을 제어하여 불필요 시 계통을 차단시키기 위한 태양광 전력 저장 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a solar photovoltaic power storage device and a control method thereof for controlling a power source applied to an inverter to shut off a system when not required.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치는 태양광으로부터 전력을 생성하는 태양광 전력 생성부; 상기 전력을 소정 전압값으로 승압하는 컨버터; 상기 승압된 전압값을 계통으로 인가하는 인버터; 배터리; 상기 컨버터, 인버터 및 배터리를 연결하고, 동작 모드에 따른 개폐동작을 수행하는 스위치; 태양광 전력 저장장치의 동작 모드를 제어하고, 상기 동작모드에 따라 스위치 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 스위치는 상기 컨버터와 상기 배터리를 연결하는 제1스위치; 상기 컨버터와 상기 인버터를 연결하는 제2스위치; 상기 인버터와 상기 RP통을 연결하는 제3스위치; 상기 계통과 부하를 연결하는 제4스위치;상기 인버터와 상기 배터리를 연결하는 제5스위치;를 포함한다.A solar photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention includes a solar photovoltaic power generation unit for generating power from sunlight; A converter for boosting the power to a predetermined voltage value; An inverter for applying the boosted voltage value to the system; battery; A switch for connecting the converter, the inverter, and the battery, and performing an opening / closing operation according to an operation mode; A controller for controlling an operation mode of the solar power storage device and controlling a switch operation in accordance with the operation mode, the switch including: a first switch for connecting the converter and the battery; A second switch for connecting the converter and the inverter; A third switch for connecting the inverter and the RP cylinder; A fourth switch for connecting the system and the load, and a fifth switch for connecting the inverter and the battery.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장장치는 동작 모드에 따라 장치에 인가되는 전력의 흐름을 제어할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력의 낭비를 최소화 할 수 있는 효과를 가지고 있다.The photovoltaic power storage device according to the embodiment of the present invention can control the flow of power applied to the device according to the operation mode, thereby minimizing unnecessary power consumption.
또한 본 발명에 따른 태양광 전력 저장장치는 컨트롤러의 제어에 따라 불필요한 장치 및 계통에 대한 차단 및 전력변환을 용이하게 수행할 수 있는 효과를 가지고 있다.In addition, the solar photovoltaic power storage device according to the present invention has the effect of easily intercepting and switching power to unnecessary devices and systems under the control of a controller.
도 1은 종래의 전력 전자 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래의 전력 전자 시스템의 장치들에 전력 흐름을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 배터리 충전시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 부하 연결시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 계통으로부터 입력되는 전압에 의한 배터리 충전 모드시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 계통으로부터 입력되는 전압에 의한 배터리 방전 모드 시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 계통으로부터 입력되는 전압을 로드에서 사용하는 경우의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a conventional power electronic system.
2 is a block diagram illustrating power flow to devices of a conventional power electronic system.
FIG. 3 is a block diagram showing a current flow in charging a battery in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a current flow during load connection in a solar photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a current flow in a battery charging mode by a voltage input from a system in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a current flow in a battery discharge mode by a voltage input from a system in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a current flow when a voltage input from a system according to an embodiment of the present invention is used in a load.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 배터리 충전시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram showing a current flow in charging a battery in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치는 태양광 전력 생성부(110), 컨버터(120), 배터리(130), 인버터(140), 계통(150), 로드(160) 및 상기 구성 각각을 연결하는 다수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)를 포함할 수 있다.3, a photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention includes a solar
태양광 전력 생성부(110)는 상기 태양광을 이용하여 생성된 전력을 배터리(130)에 공급할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치(100)는 컨트롤러(200)에서 배터리 충전 모드로 동작하도록 제어 신호가 생성된 경우 인버터(140)의 전력 흐름이 요구되지 않는다. 따라서 컨트롤러(200)는 인버터(140)와 연결되는 링크의 스위치 SW2, SW3을 개방하도록 제어한다. 또한 배터리 충전 모드 시에도 로드(160)는 계통(150)으로부터 전원이 공급되는 상태를 유지하기 위하여 컨트롤러(200)는 스위치 SW4를 폐쇄되도록 제어한다.The solar
따라서 인버터(140)는 전원 공급이 되지 않기 때문에 태양 전력 생성부(110)로부터 배터리 충전 모드 시에는 인버터(140)로 도통되는 전력에 대한 손실은 발생하지 않게 된다.Therefore, since no power is supplied to the
상기 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)들은 MCCB(Mold Case Current Breaker)를 사용할 수 있다. 개폐동작이 가능한 모터 타입의 MCCB를 사용하고, 컨트롤러(200)의 제어에 의하여 동작을 제어할 수 있다. The plurality of switches SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 may use an MCCB (Mold Case Current Breaker). It is possible to use the motor type MCCB capable of opening and closing operations and to control the operation by the control of the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 부하 연결시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다. 4 is a block diagram illustrating a current flow during load connection in a solar photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 태양광 전력 생성부(110)에서 생성된 전력을 부하에 공급하는 경우 상기 태양광 전력 생성부(110)로부터 출력되는 전력을 부하에 직접 인가함에 따라 배터리 전력(130)은 요구되지 않는다. 따라서, 컨트롤러(200)는 태양광 전력 생성부(110), 컨버터(120), 인버터(140) 및 로드(160)를 연결하는 스위치 SW2를 폐쇄하여 태양광 전력 생성부(110)로부터 생성된 전력을 로드(160)에 인가하게 된다.
4, when the power generated by the solar
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 계통으로부터 입력되는 전압에 의한 배터리 충전 모드시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다. 5 is a block diagram showing a current flow in a battery charging mode by a voltage input from a system in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(200)는 계통(150)으로부터 입력되는 전력을 이용하여 배터리(130) 충전모드를 수행하는 경우 태양광 전력 생성부(110) 및 컨버터(120)에 전류가 인가되지 않도록 스위치 SW1와 SW2를 개방한다. 또한 컨트롤러(200)는 계통(150)으로부터 인가되는 전력을 로드(160)로 직접 인가하지 않도록 하기 위하여 스위치 SW4를 개방한다. 5, when the
따라서 컨트롤러(200)는 계통(150)으로부터 공급되는 전력을 인버터(140)를 거쳐 배터리(130)로 인가하기 위하여 스위치 SW3과 SW5를 폐쇄하도록 제어한다.
Accordingly, the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 계통으로부터 입력되는 전압에 의한 배터리 방전 모드 시의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다.6 is a block diagram showing a current flow in a battery discharge mode by a voltage input from a system in a solar cell power storage device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 배터리(130)에서 계통(150)으로 방전하는 방전모드인 경우 컨트롤러(200)는 태양광 전력 생성부(110) 및 컨버터(120)의 동작은 요구되지 않음에 따라 태양광 전력 생성부(110)에서 배터리(130) 및 계통(150)으로 연결되는 스위치 SW1과 SW2는 개방한다. 또한, 로드(160)는 전원공급이 계통(150) 및 배터리(130)로부터 공급됨에 따라 컨트롤러(200)는 스위치 SW5와 SW3을 폐쇄하도록 제어할 수 있다.6, in the discharge mode in which the
따라서, 컨버터(120)는 연결된 스위치가 모두 개방됨에 따라 전력 소모가 발생하지 않는다.
Therefore, the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 전력 저장 장치에서 계통으로부터 입력되는 전압을 로드에서 사용하는 경우의 전류 흐름을 나타내는 블록 구성도이다7 is a block diagram showing a current flow when a voltage input from a system is used in a load in a solar photovoltaic power storage device according to an embodiment of the present invention
도 7을 참조하면, 계통(150)에서 전력을 공급받아 로드(160)에 인가하는 동작모드 시 컨트롤러(200)는 태양광 전력 저장 장치를 구성하는 태양광 전력 생성부(110), 컨버터(120), 배터리(130) 및 인버터(140)를 연결하는 스위치 SW1, SW2, SW3 및 SW5는 모두 개방하고, 계통(150)으로부터 로드(160)로 연결되는 스위치 SW5만을 폐쇄하여 전원이 인가될 수 있도록 제어한다. 따라서 계통(150)으로부터 인가되는 전력은 로드(160) 이외에는 인가되지 않음에 따라 전력 손실이 발생하지 않게 된다.
Referring to FIG. 7, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
110: 태양광 전력 생성부 120: DC/DC컨버터
130: 배터리 140:인버터
150: 계통 160:로드
SW1, SW2, SW3, SW4, SW5: 스위치110: Solar power generation unit 120: DC / DC converter
130: Battery 140: Inverter
150: system 160: load
SW1, SW2, SW3, SW4, SW5: switch
Claims (9)
상기 전력을 소정 전압값으로 승압하는 컨버터;
상기 승압된 전압값을 계통으로 인가하는 인버터;
배터리;
상기 컨버터, 인버터 및 배터리를 연결하고, 동작 모드에 따른 개폐동작을 수행하는 스위치;
태양광 전력 저장장치의 동작 모드를 제어하고, 상기 동작모드에 따라 스위치 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 스위치는
상기 컨버터와 상기 배터리를 연결하는 제1스위치;
상기 컨버터와 상기 인버터를 연결하는 제2스위치;
상기 인버터와 상기 계통을 연결하는 제3스위치;
상기 계통과 부하를 연결하는 제4스위치;
상기 인버터와 상기 배터리를 연결하는 제5스위치를 포함하는
태양광 전력 저장장치.A photovoltaic power generation unit for generating power from solar light;
A converter for boosting the power to a predetermined voltage value;
An inverter for applying the boosted voltage value to the system;
battery;
A switch for connecting the converter, the inverter, and the battery, and performing an opening / closing operation according to an operation mode;
And a controller for controlling an operation mode of the photovoltaic power storage device and controlling a switch operation in accordance with the operation mode,
The switch
A first switch for connecting the converter and the battery;
A second switch for connecting the converter and the inverter;
A third switch for connecting the inverter and the system;
A fourth switch for connecting the system and the load;
And a fifth switch for connecting the inverter and the battery
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 계통으로부터 동작 전원을 인가 받음을 특징으로 하는
태양광 전력 저장장치.The method according to claim 1,
The controller
Characterized in that operating power is applied from the system
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 배터리가 상기 태양광 전력 생성부로부터 생성된 전력으로 충전되는 충전모드로 동작하는 경우 상기 제1스위치와 상기 제4스위치를 폐쇄하도록 제어하는
태양광 전력 저장장치.The method according to claim 1,
The controller
And controls the first switch and the fourth switch to be closed when the battery operates in a charge mode in which the battery is charged with the power generated from the solar power generation unit
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 태양광 전력 생성부로부터 생성된 전력을 부하로 인가하는 동작모드인 경우 상기 제2스위치를 폐쇄하도록 제어하는
태양광 전력 저장 장치.The method according to claim 1,
The controller
And controls the second switch to be closed when the power generated from the photovoltaic power generation unit is applied to the load
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 계통으로부터 인가되는 전원으로 상기 배터리를 충전하는 충전모드 시 상기 제3 스위치 및 상기 제5스위치를 폐쇄하도록 제어하는
태양광 전력 저장 장치.The method according to claim 1,
The controller
And controls the third switch and the fifth switch to be closed in a charge mode in which the battery is charged with the power supplied from the system
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 배터리에서 상기 계통으로 방전하는 방전모드를 수행하는 경우 상기 제3스위치 및 제5스위치를 폐쇄하도록 제어하는
태양광 전력 저장 장치.The method according to claim 1,
The controller
And controls the third switch and the fifth switch to close when discharging from the battery to the system is performed
Photovoltaic power storage.
상기 컨트롤러는
상기 계통으로부터 전원을 인가받아 부하를 동작하는 동작모드인 경우 상기 제4스위치를 폐쇄하고 상기 제1 내지 제3 및 제5스위치는 개방하도록 제어하는
태양광 전력 저장 장치.The method according to claim 1,
The controller
The fourth switch is closed and the first to third and fifth switches are controlled to be open when the power is supplied from the system and the load is operated
Photovoltaic power storage.
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