KR101436019B1 - Method for controlling photovoltaic power generating system with dual inverters - Google Patents

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KR101436019B1 KR1020140030887A KR20140030887A KR101436019B1 KR 101436019 B1 KR101436019 B1 KR 101436019B1 KR 1020140030887 A KR1020140030887 A KR 1020140030887A KR 20140030887 A KR20140030887 A KR 20140030887A KR 101436019 B1 KR101436019 B1 KR 101436019B1
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송명석
황주한
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주식회사 한남유니티
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Abstract

The present invention relates to a method for controlling an independent photovoltaic system with a dual inverter. The method comprises: a solar cell array output power monitoring step of measuring solar cell array output power, which is electric energy outputted from a solar cell array (S10); a power consumption state monitoring step of measuring the power consumption of a load connected to the photovoltaic system and determining a power consumption state of the load depending on the measurement result (S20); a storage battery available power monitoring step of calculating available power of a storage battery, which can be outputted from the storage battery (S30); a dual inverter and storage battery charging/discharging control step of controlling the operation of a first inverter and a second inverter and the charging/discharging of electric energy in the storage battery, based on the measured solar cell array output power, the measured power consumption of the load, and the calculated storage battery available power value (S40); and a load power supply control step of supplying AC power outputted from one or more of the first and second inverters to the load (S50).

Description

듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법{Method for controlling photovoltaic power generating system with dual inverters}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of controlling a photovoltaic power generation system with dual inverters,
본 발명은 태양광발전 시스템의 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a solar power generation system, and more particularly, to a control method of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter.
태양광발전은 다른 발전에 비해 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 청정에너지로써, 연료의 수송 및 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며 장치의 수명이 길고 설비 규모의 선택과 설치공사가 쉬운 장점이 있으며, 지구 온난화와 일본 원전 사고로 기존 화석에너지 및 원자력 에너지에 대한 불안감이 커짐으로 인하여, 안전하고 친환경적인 신재생 에너지에 대한 관심이 증폭되고 있는 상황에서 태양광 산업의 엄청난 경제적인 파급효과와 고부가가치의 창출이 전망되고 있다.Solar power generation is clean energy with no pollution such as air pollution, noise, heat and vibration compared with other power generation. It is almost unnecessary to maintain the transportation and power generation facilities of fuel and long lifetime of equipment, It is easy to construct, and due to the global warming and Japanese nuclear power plant accidents, there is a growing concern about the existing fossil energy and nuclear energy, and as the interest in safe and environment friendly renewable energy is being amplified, And the creation of high added value.
태양광발전 시스템(photovoltaic power generating system)은 광기전력 효과를 이용한 태양전지를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 부하에 적합한 전력을 공급하기 위하여 구성된 장치 및 이들에 부속되는 장치의 총체를 일컷는다.A photovoltaic power generating system converts solar energy into electrical energy using photovoltaic cells using photovoltaic effects, and a device configured to supply power suitable for the load, All.
태양광발전 시스템은 일반적으로 운용 방식에 따라 독립형과 계통연계형 태양광발전 시스템으로 구분되며, 독립형 태양광발전 시스템은 상용 전원이 없는 고립지역 즉, 도서지역, 산간벽지 등 계통전원 공급이 어려운 지역에 전력을 전력을 공급하기 위하여 사용되며, 일반적으로 태양전지 모듈, 충전조절기, 인버터, 축전지로 구성된다.Solar power generation system is divided into stand-alone type and grid-type solar power generation system generally according to the operation mode, and stand-alone solar power generation system is divided into isolated areas where commercial power is not available, such as book areas, And generally comprises a solar cell module, a charge controller, an inverter, and a battery.
도1의 일반적인 독립형 태양광발전 시스템은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이; 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전기에 저장하도록 하는 충전조절기; 충전조절기로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지; 상기 충전지로부터 직류전기 에너지를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 상기 충전 조절기와 인버터를 제어하는 제어부로 구성된다. The general stand-alone solar power generation system of FIG. 1 includes a solar cell array including a plurality of solar cell modules for converting incident solar energy into electric energy; A charge regulator for storing electrical energy output from the solar cell array in a capacitor; A battery for storing electrical energy output from the charge regulator; An inverter for converting the direct current electric energy from the rechargeable battery into an alternating current and supplying the alternating current to the load; And a controller for controlling the charge regulator and the inverter.
위와 같은 일반적인 태양광발전 시스템에 있어서는 태양광의 세기가 날씨 및 시간대에 따라 변동되어 부하에 일정한 전력을 공급할 수 없는 한계로 인하여 태양전지 어레이로부터의 전기 에너지를 직접 부하에 공급하지 않고 축전지에 충전한 뒤 이를 부하에서 필요로 하는 교류로 변환하여 공급하는 방식을 채택하고 있다.In the general solar power generation system as described above, since the intensity of the sunlight fluctuates depending on the weather and the time zone, the electric energy from the solar cell array is not directly supplied to the load due to the limit that can not supply a constant power to the load, And it is converted into alternating current required by the load and supplied.
이와 같이 종래의 태양광 발전 시스템은 축전지를 사용하여 부하에 안정된 전력 공급을 할 수 있도록 설계되었지만, 실질적으로 태양광의 세기가 불규칙적으로 계속 변하게 되면 축전지가 동작점(충전 및 방전의 기준 전압)을 기준으로 충전 및 방전을 반복하므로 축전지의 수명을 단축시키며 이에 따라, 안정적인 전원을 부하에 공급할 수 없게 되어 부하까지 손상시키는 문제점이 있다. 나아가, 인버터 등 태양광발전 시스템의 구성의 전부 또는 일부의 성능이 열화되어 전체 시스템 또는 구성의 사용수명이 짧아지는 문제점이 있어왔다. The conventional solar photovoltaic power generation system is designed to supply stable power to a load by using a battery. However, when the intensity of sunlight is continuously changed irregularly, the battery can not be used as a reference voltage for charging and discharging The life of the battery is shortened and the stable power source can not be supplied to the load, thereby damaging the load. Further, the performance of all or a part of the configuration of the solar power generation system such as an inverter is deteriorated, and the service life of the entire system or configuration is shortened.
또한, 하기 특허문헌 "태양광발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법"과 같이, 부하로 전력공급을 하는 태양전지와 축전지의 전압을 실시간으로 체크함으로써 과충전 및 과방전으로 인한 축전지 및 부하의 손상을 방지하는 안정성을 제공하여 축전지의 수명단축과 안정적인 전원의 공급을 목적으로 하는 기술이 있으나, 이 역시 일시적이 과도한 태양광이 입사되는 경우 또는 축전지의 측면에서 과충전 및 과방전이 이루어지는 비정상적인 상황에 의한 축전지 및 부하의 손상을 방지하는 구성을 가질 뿐이며, 정상적인 작동상황에서의 상술한 축전지의 수명이 단축되는 문제 또는 안정적이지 않은 전원을 공급하게 되는 문제를 여전히 가지고 있다. In addition, as in the following patent document "Control device and control method for power regulator for photovoltaic power generation ", it is possible to check the voltage of the solar cell and the storage battery which supply power to the load in real time to prevent damage to the battery and load There is a technique for shortening the lifetime of the battery and supplying a stable power source. However, this technique is also applied to a case where excessive solar radiation is incident or the battery is overcharged or overdischarged on the side of the battery, And a structure for preventing the load from being damaged, and still has a problem of shortening the lifetime of the above-described battery in a normal operation state or supplying an unstable power source.
대한민국 특허 등록번호 10-0452967호 "태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법"Korean Patent Registration No. 10-0452967 "Control Apparatus and Control Method of Power Regulator for Photovoltaic Power Generation"
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 독립형 태양광발전 시스템의 충/방전의 반복으로 인한 축전지의 수명단축의 문제를 해결하고, 부하에 안정적인 전원을 공급하고, 나아가 태양광 발전 시스템의 성능수명을 연장하면서도 다양한 소비전력의 부하를 구동이 가능한 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve the above problems of the prior art and to solve the problem of shortening the lifespan of a battery due to repetition of charging and discharging of a stand-alone photovoltaic power generation system, supplying a stable power to a load, And to provide a control method of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter capable of driving loads of various power consumption while extending the performance life of the system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(20); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(30); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(40); 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(50); 및 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(60)을 포함하여 이루어지는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 태양 전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력을 측정하는 태양전지 어레이 출력전력 모니터링 단계(S10); 상기 태양광발전 시스템에 연결된 부하의 소비전력을 측정하여 이에 따라 부하의 소비 전력 상태를 판단하는 소비 전력 상태 모니터링 단계(S20); 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 연산하는 축전지 가용 전력 모니터링 단계(S30); 상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어하는 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40); 및 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 출력되는 교류 전력을 부하에 공급하는 부하 전력 공급 제어단계(S50);를 포함하여 수행된다.In order to accomplish the above object, in order to achieve the above object, the present invention provides a solar cell array comprising: a charge controller (20) for outputting electric energy output from a solar cell array to a battery; A battery unit (30) connected to the charge controller and including a battery for storing electric energy output from the charge controller; A first inverter (40) connected to the charge controller, which receives electric energy from the charge controller and converts the electric power into a predetermined AC power and outputs the converted AC power; A second inverter (50) connected to the battery unit to receive electric energy from the battery and convert it into AC power and output the AC power; And a data control unit (60) for controlling the operations of the charge controller, the first inverter, and the second inverter. The present invention relates to a control method for a stand-alone solar power generation system having a dual inverter, A solar cell array output power monitoring step (S10) of measuring a solar cell array output power, which is electric energy to be applied to the solar cell array; A power consumption state monitoring step (S20) of measuring a power consumption of a load connected to the photovoltaic power generation system and determining a power consumption state of the load; A battery available power monitoring step (S30) for calculating the available battery power outputable from the battery; And controlling the operation of the first inverter and the second inverter and the charging / discharging of the electric energy of the storage battery based on the measured solar cell array output power, the power consumption of the measured load, and the calculated battery available power value A dual inverter and a battery charge / discharge control step (S40); And a load power supply control step (S50) of supplying alternating-current power output from at least one of the first inverter and the second inverter to the load.
상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)에 있어, 상기 측정된 부하의 소비전력이 사전 설정된 최소 전력값 미만인 경우, 무부하 상태로 판단하고, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것이 바람직하다. In the dual inverter and battery charging / discharging control step (S40), when the measured power consumption of the load is less than a preset minimum power value, it is judged as no-load state and the operation of the first inverter and the second inverter And controls the charge controller so that the solar cell array output power PS is charged to the battery unit.
또한, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)에 있어 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력 미만인 경우 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고 상기 제1 인버터가 가동되도록 제어하는 것이 바람직하다.In addition, when the measured power consumption of the load is less than the solar cell array output power in the dual inverter and battery charging / discharging control step (S40), the operation of the second inverter is stopped and the first inverter is controlled to be operated .
여기서 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 태양전지 어레이 출력전력과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력(PS-PL)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것이 더욱 바람직하다.Here, the dual inverter and the battery charging / discharging control step S40 may control the charging controller to charge the battery unit with surplus power (PS-PL) which is the difference between the output power of the solar cell array and the power consumption of the load More preferable.
또한, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)이상이고 축전지 가용전력(PB) 이하인 경우 상기 제1 인버터의 가동이 정지하고 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하는 것이 바람직하다. If the measured power consumption of the load is equal to or greater than the solar cell array output power PS and equal to or less than the available power PB of the battery, the dual inverter and the battery charge / discharge control step S40 may stop the operation of the first inverter And controls the second inverter to operate.
또한, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력(PB)보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합 이하인 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하는 것이 바람직하다. In the dual inverter and battery charge / discharge control step S40, the measured power consumption of the load is greater than the available battery power PB and the sum of the solar cell array output power PS and the available battery power PB It is preferable to control the first inverter and the second inverter to be operated.
여기서, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력(PS+PB-PL)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것이 더욱 바람직하다.Here, the dual inverter and the battery charge / discharge control step S40 may be performed in such a manner that surplus power (PS + PB-PL) which is the difference between the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB and the power consumption of the load ) Is charged in the battery section.
또한, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동이 정지되도록 제어하는 것이 바람직하다.In addition, the dual inverter and battery charge / discharge control step S40 may control the first inverter and the second inverter when the measured power consumption of the load exceeds the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB. It is preferable to control so that the operation of the second inverter is stopped.
여기서 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the dual inverter and the battery charge / discharge control step S40 control the charge controller so that the solar cell array output power PS is charged in the battery.
여기서, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능함을 통지하는 경고메시지를 출력하는 단계를 더 포함하여 수행되는 것이 바람직하다. Here, the dual inverter and the battery charging / discharging control step S40 may be performed when the measured power consumption of the load exceeds the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB And outputting a warning message for notifying the user of the warning message.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 충/방전의 반복으로 인한 독립형 태양광발전 시스템의 축전지의 수명단축의 문제를 해결하여 축전지의 사용수명을 연장할 수 있으며, 안정적인 전원의 공급이 가능하고, 인버터 등 각 구성의 사용수명이 연장되어 성능수명이 연장된 독립형 태양광발전 시스템의 제공 및 운영이 가능해 진다. As described above, according to the present invention, it is possible to solve the problem of shortening the lifetime of the battery of the independent photovoltaic power generation system due to repetition of charge / discharge, to prolong the service life of the battery, Etc. can be provided and operated with the extension of the useful life of the individual components and the extended life of the self-contained photovoltaic power generation system.
구체적으로는, 태양전지 어레이의 출력전력 상태, 부하의 소비전력 상태, 축전지의 가용전력 상태. 에 따라 능동적으로 축전지의 전력공급과는 독립된 축전지와 연결된 인버터와는 별도의 인버터를 적용하여 함께 제어함으로써 축전지에 연결된 인버터의 작동 및 이에 따른 축전지의 충전/방전의 횟수를 줄임으로써 축전지의 사용수명과 안정적인 전원의 공급이 가능해지는 효과가 있다.Specifically, the output power state of the solar cell array, the power consumption state of the load, and the available power state of the battery. It is possible to reduce the number of charge / discharge cycles of the battery by operating the inverter connected to the battery by separately controlling the inverter by using a separate inverter from the inverter connected to the battery independent from the power supply of the battery, So that it is possible to supply stable power.
또한, 축전지와 연결된 인버터와는 별도로 축전지와 독립적으로 구성되는 별도의 인버터를 적용하여 제어함으로써 위 2개의 인버터를 모두 가동하는 경우 부하에서 태양광 어레이의 최대 출력 이상의 전력 즉, 축전지의 전력을 합한 특별 전력의 사용이 가능해 지는 효과가 있다. In addition, a separate inverter, which is independent of the battery, is applied separately from the inverter connected to the battery, so that when all of the above two inverters are operated, a special combination of the power exceeding the maximum output of the solar array, It is possible to use electric power.
나아가, 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 따라, 능동적으로 전력을 공급함으로써, 다양한 소비전력의 부하를 구동이 가능해지고, 효율적인 충전이 이루어져 부하에 태양광발전 상황에 대한 의존을 최대한 감소하여 지속적인 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다. Further, by supplying power actively according to the solar cell array output power, the measured power consumption of the load, and the calculated battery available power value, it becomes possible to drive loads with various power consumption, It is possible to supply power continuously by reducing the dependency on the photovoltaic state as much as possible.
도1은 종래의 독립형 태양광발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 구성도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 기능 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 통신부의 구현 회로도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 인버터 작동제어부의 구현 회로도이다.
도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 소비전력상태측정부의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 구현 회로도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 인버터 작동제어 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도8은 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법의 흐름도이다.
도9은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 상세 제어 흐름도이다.
도10는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 태양전지 어레이의 구성예이다.
1 is a schematic configuration diagram of a conventional stand-alone solar power generation system.
2 is a configuration diagram of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to an embodiment of the present invention.
3 is a functional block diagram of a data control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a communication unit of a data control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an implementation circuit diagram of an inverter operation control unit of a data control unit according to an embodiment of the present invention.
6A is a view for explaining the operation principle of the power consumption state measuring unit of the data control unit according to the embodiment of the present invention.
6B is an implementation circuit diagram of a data control unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the inverter operation control condition of the data control unit according to the embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a method of controlling a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to the present invention.
9 is a detailed control flowchart of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to an embodiment of the present invention.
10 is a configuration example of a solar cell array used in an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which the claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
먼저, 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법이 수행되는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 실시예를 설명한다.First, an embodiment of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter in which a control method of a stand-alone solar power generation system equipped with a dual inverter of the present invention is performed will be described.
<듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템><Independent Solar Power Generation System with Dual Inverters>
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하여, 실시예를 통하여 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템을 설명한다.Referring to FIG. 2, a stand-alone solar power generation system equipped with a dual inverter of the present invention will be described with reference to embodiments.
본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이(10), 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(20), 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(30), 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(40), 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(50), 및 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(60)을 포함하여 구성된다.INDUSTRIAL APPLICABILITY A stand-alone solar photovoltaic power generation system with a dual inverter according to the present invention includes a solar cell array (10) comprising at least one solar cell module for converting incident solar energy into electric energy, an electric energy output from the solar cell array , A battery (30) connected to the charging controller and including a battery for storing electric energy outputted from the charging controller, and a battery controller (30) connected to the charging controller and receiving electric energy from the charging controller A second inverter (50) connected to the battery unit for receiving electric energy from the battery and converting the AC power into AC power and outputting the AC power, and a controller A data control unit (6) for controlling the operation of the first inverter and the second inverter 0).
태양전지 어레이(10)는 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지며, 다수의 태양광 모듈이 직/병렬 형태로 연결되어 요구되는 출력인 생산전력을 출력하는 태양전지 어레이가 구성된다.The solar cell array 10 includes at least one solar cell module that converts incident solar energy into electric energy, and a plurality of solar modules are connected in a serial / parallel manner to form a solar cell An array is constructed.
도10은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 태양전지 어레이의 구성예로서, 도10의 태양전지 어레이의 경우에는 생산전력의 태양광 모듈이 직렬로 2개 병렬로 2개 총 4개의 태양광 모듈로 구성되어, 도10에서와 같이, 최대 생산전력은 Pmax(최대전력)= 15.86A x 60.6v = 961watt 로서 대략 1kw 급 태양전지 어레이가 구성된 경우이다. 10 is a configuration example of a solar cell array used in an embodiment of the present invention. In the case of the solar cell array of FIG. 10, two solar modules of production power are connected in series, As shown in FIG. 10, the maximum production power is Pmax (maximum power) = 15.86 A x 60.6 v = 961 watts, and a solar cell array of approximately 1 kw class is constructed.
충전컨트롤러(20)는 기본적으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 축전지부(30)로 출력하는 기능을 수행하며, 데이터 컨트롤 유닛(60)의 제어 명령에 따라, 하기 제1 인버터로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 전부 출력하고 축전지부(30)로의 전기 에너지의 공급을 차단하거나, 축전지부(30)로의 전기 에너지의 공급을 차단하지 않고 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지의 일부 즉, 부하에서 소요되는 전력을 제1 인버터로 출력하고 남은 전력을 축전지부(30)로 공급하여 축전지에 저장할 수 있도록 제어된다. The charge controller 20 basically functions to output electric energy output from the solar cell array to the accumulator 30 so as to store the electric energy in the accumulator. According to the control command of the data control unit 60, And the electric energy outputted from the solar cell array is outputted without interrupting the supply of the electric energy to the accumulator unit 30 or the supply of the electric energy to the accumulator unit 30, The power consumed by the load is output to the first inverter and the remaining power is supplied to the battery unit 30 so as to be stored in the battery.
상기 충전컨트롤러로는 데이터 컨트롤 유닛(60)의 작동제어의 기초가 되는 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지에 관한 정보를 포함하는 발전상태정보를 취득하여 데이터 컨트롤 유닛(60)으로 전송한다. 상기 발전상태정보에는 태양광어레이 출력전력의 순시값 또는 이를 연산하기 위한 측정값을 포함한다. The charge controller acquires power generation status information including information on electric energy output from the solar cell array serving as a basis of operation control of the data control unit (60), and transmits the power generation status information to the data control unit (60). The power generation status information includes an instantaneous value of solar power output power or a measurement value for calculating it.
충전컨트롤러(20)에서 취득되어 데이터 컨트롤 유닛(60)으로 제공되는 발전상태정보는 구체적으로, 태양광전지 어레이의 발전 전압 및 태양광전지 어레이의 발전 전류를 기본적으로 포함하며, 현재 상태의 축전지 전압(축전지전압), 현재 축전지에 제공되는 전압(충전전압), 현재 축전지에 제공되는 전류(충전전류), 축전지 온도, 충전컨트롤러의 방열판온도, 현재 태양전지 어레이에서 생산되는 전력의 소비전력(소비전력), PWM duty (축전지 충전이 PWM으로 행하여 지는 경우) 등의 정보를 포함할 수 있다. The power generation status information acquired by the charge controller 20 and provided to the data control unit 60 basically includes the generation voltage of the solar photovoltaic array and the generation current of the solar photovoltaic array and basically includes the battery voltage (Charge voltage), the voltage (charge voltage) provided to the present battery, the current supplied to the present battery (charge current), the battery temperature, the heat sink temperature of the charge controller, PWM duty (when the battery charging is performed by PWM), and the like.
또한, 충전컨트롤러(20)에는 과전압감지 회로(미도시)를 구비하여, 운전중 과도한 태양광이 입사되는 경우 즉, 기후의 변화로 적운층(cumulus cloud)구름이 형성될 때는 구름에 의한 태양빛의 산란효과로 일시적으로 태양광의 강도가 최대 1400watt/ 에 이르는 순간 등에 충전컨트롤러에서 전압을 감지하고 전류의 인입을 차단하여 전체시스템을 보호하도록 구성되는 것이 바람직하다. The charging controller 20 is provided with an overvoltage sensing circuit (not shown). When the cumulus cloud cloud is formed due to the change of the climate when excessive sunlight is incident during operation, It is preferable that the charge controller is configured to sense the voltage and protect the entire system by preventing the current from being drawn in at a moment when the intensity of sunlight temporarily reaches to 1400 watts /
아울러, 충전컨트롤러(20)는 축전지부에 전력을 공급할 때 일정한 정수 전압을 공급하지 않고 펄스 형태로 전압을 공급하여 그 충전되는 전력을 제한하는 것이 가능한 방식 즉, 축전지의 만 충전 지점에 이를수록 공급되는 펄스폭(듀티비)을 줄여서 과충전이 되지않도록 축전지를 보호하면서 충전이 이루어지도록 제어 가능한 PWM(Pulse width Modulation)방식으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다.    In addition, when the charging controller 20 supplies power to the battery unit, it is possible to supply a voltage in a pulse form without supplying a constant constant voltage, thereby limiting the power to be charged. That is, And the electric energy output from the solar cell array is stored in the battery by PWM (Pulse Width Modulation) method which can control the charging to be performed while protecting the battery so as not to overcharge by reducing the pulse width (duty ratio)
또한, MPPT 충전방식 즉, 최대전력추적방식으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 구성될 수 있다. MPPT 충전방식은 ON/OFF방식이나 PWM방식과 달리, 태양전지에서 발생하는 전기의 전압과 축전지의 전압을 매치시켜 최대한의 충전효율을 얻어내는 방법이다. In addition, the MPPT charging method, that is, the maximum power tracking method, can be configured to store electric energy output from the solar cell array in a battery. Unlike the ON / OFF method or the PWM method, the MPPT charging method is a method of obtaining the maximum charging efficiency by matching the voltage of the electricity generated in the solar cell with the voltage of the battery.
나아가, 상술한, (1) 과전압, 과전류 방지 및 보호기능뿐만 아니라, 사용환경 등 요구사항에 따라, (2) 역전류 방지기능(해가 비치지 않는 흐린 날이나 야간에는 축전지 전압이 태양전지에서 발생되는 전압보다 높기 때문에 전기가 축전지에서 태양전지로 흘러 축전지가 방전된다. 이것을 방지하기 위하여 블로킹 다이오드(Blocking diode) 등을 직렬로 연결하여 전기가 항상 태양전지 어레이에서 축전지로만 흐르도록 한다.) (3) 과충전, 과방전(LVD:Low Voltage disconnection) 보호기능(즉, 축전지가 과충전되어 축전지 전압이 과도하게 높아지면 축전지 내부 전해질 속의 물이 산소와 수소로 분해되어 가스가 발생하게 되고 이 과정에서 증류수가 줄어들어 축전지가 폭발할 가능성이 있거나 축전지가 열화 되어 수명이 급속히 단축된다. 따라서 축전지의 충전전압이 일정한 전압에 도달하면 전류의 흐름을 차단시켜 과충전현상이 일어나지 않도록 한다. 또한 축전지의 특성상 기준 전압 이하로 소모되면 축전지의 수명이 단축되므로. 과방전방지기능(LVD기능)을 추가하여 축전지의 전압이 일정 전압 이하로 떨어지면 출력회로를 차단하고 다시 일정전압 이상으로 충전되었을 때 출력 전류의 흐름을 연결시켜 준다.) (4) 과부하 보호기능(즉, 충전컨트롤러는 일정 전류이상이 흐르면 데이터 컨트롤 유닛과의 통신을 통해 인버터 또는 축전지로 흐르는 전류를 차단한다.) (5) 밤과 낮의 구분동작(야간인식) 기능 (6) 축전지 상태 표시기능(led) (7) RS-232C 를 이용한 상태 데이터 전송기능 (8) 온도보상 기능(표준온도보다 편차가 1 도 차이 날 때마다 0.05V 를 보상) 기능의 하나 이상을 포함하여 구현되는 것이 바람직하다. Furthermore, according to the above-described (1) requirements for overvoltage, overcurrent prevention and protection as well as the environment of use, (2) reverse current prevention function (battery voltage is generated in the solar battery on a cloudy day or night In order to prevent this, a blocking diode should be connected in series so that electricity always flows from the solar cell array to the battery only. ) Overcharge and overvoltage (LVD) protection function (ie, when the battery is overcharged and the battery voltage becomes excessively high, the water in the electrolyte inside the battery is decomposed into oxygen and hydrogen, and gas is generated. In this process, It is possible that the battery will explode or the battery will deteriorate and the service life will be shortened rapidly. In addition, due to the characteristics of the battery, the life of the battery will be shortened if it is consumed below the reference voltage. By adding the overdischarge prevention function (LVD function), the voltage of the battery (4) Overload protection function (that is, the charge controller is connected to the data control unit when a constant current or more flows). (5) Night and day separation (nighttime) function (6) Battery status display function (led) (7) Status data transmission function using RS-232C (8) It is desirable to implement at least one of the functions of temperature compensating function (compensation of 0.05V each deviation of deviation from standard temperature).
축전지부(30)는 축전지를 포함하여 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하며, 충전컨트롤러에 의하여 충전이 제어되고, 후술하는 연결된 제2 인버터가 동작 제어됨에 따라, 제2 인버터가 가동되도록 제어되는 경우 저장된 전기 에너지를 부하 측으로 방전한다. 납축전지, 리튬이온 축전지 등 다양한 2차 전지가 사용될 수 있으며, 그 용량은 완충작용을 하고 지속적인 사용이 가능하도록 태양전지 어레이의 최대 출력보다 큰 예를들어, 1kw급 태양전지 어레이가 구성된 경우 3~4Kw급 용량의 축전지가 사용된다. The battery unit 30 includes a battery and is connected to the charge controller to store electric energy output from the charge controller. The charge is controlled by the charge controller, and the second inverter, which will be described later, When the inverter is controlled to operate, it discharges the stored electric energy to the load side. Lead-acid batteries, lithium-ion batteries, and the like. The capacities of the secondary batteries can be 3 ~ 3 kW, which is larger than the maximum power of the solar cell array, for example, A battery of 4Kw capacity is used.
또한, 축전지부(30)는 데이터 컨트롤 유닛(60)으로 축전지부의 상태정보를 측정하여 데이터의 형태로 제공하도록 구현된다. 상기 출전지부의 상태정보에는 축전지의 가용출력 전력값 또는 이를 연산하기 위한 측정값을 포함한다. 가용출력 전력값은 순시값 또는 가용시간을 포함하는 시간값을 포함하는 형태로 연산될 수 있다. 데이터의 형태의 축전지부의 상태정보는 구체적으로, 축전지를 구성하는 Battery Pack 전체전압(예시 : 26.12, 단위 : [V]), Battery Pack 충방전전류(예시 : -123.3, 단위 : [A]), 가장 높은 전압을 가진 셀의 전압(예시 : 3.738, 단위 [V]), 가장 낮은 전압을 가진 셀의 전압(예시 : 3.729 단위 : [V]), 가장 높은 Point 온도(예시 : 37.75,), 가장 낮은 Point의 온도(예시 : 34.03,), Battery Pack SOC(예시 : 0, 단위 : [%]),과충전(Over Voltage) Byte(0은 정상, 1은 과충전), 과충전 알람(Over Voltage_1) Byte(0은 정상, 1은 과충전), 충전알람(Under Voltage_1) Byte(0은 정상, 1은 충전알람), 과방전(Under Voltage_2) Byte(0은 정상, 1은 과방전), 전압편차(Voltage Gap) Byte(0은 정상, 1은 비정상), 과열(Over Temperature) Byte(0은 정상, 1은 과열), 과전류(Over Current) Byte(0은 정상, 1은 과전류), 시스템 상태 Byte(0은 정상, 1은 비정상) 등의 형태로 구현된다.In addition, the battery unit 30 is configured to measure the status information of the battery unit by the data control unit 60 and provide it in the form of data. The status information of the subscriber unit includes the available output power value of the battery or a measurement value for calculating the output power value. The available output power value may be calculated in the form of a time value including an instantaneous value or an available time. Specifically, the state information of the battery section in the form of data includes the total battery pack voltage (for example, 26.12, unit: [V]) and the battery pack charge / discharge current (for example, -123.3, , The voltage of the cell with the highest voltage (example: 3.738, unit [V]), the voltage of the cell with the lowest voltage (example: 3.729 units: [V]), the highest Point temperature Over Voltage Byte (0 is normal, 1 is overcharged), Overcharge (Over Voltage_1) Byte (For example, the temperature of the lowest point is 34.03.) Battery Pack SOC (0 is normal, 1 is overcharged), Under Voltage_1 Byte (0 is normal, 1 is charging alarm), Under Voltage_2 Byte (0 is normal, 1 is over discharge), Voltage Gap) Byte (0 is normal, 1 is abnormal), Over Temperature Byte (0 is normal, 1 is overheated), Over Current Byte (0 is normal, 1 is overcurrent) (Normal, 1 is abnormal) It is implemented with.
본 발명의 제1 인버터(40)는 상술한 도1의 종래 독립형 태양광발전 시스템과는 달리, 축전지를 경유하지 않고 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 제1 인버터의 작동 여부(가동 또는 정지)는 데이터 컨트롤 유닛에 의하여 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 어레이 출력전력(PS)과, 부하의 소비전력(PL), 상기 축전지부로부터의 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력(PB)에 기초하여 제어된다. 1, the first inverter 40 of the present invention is connected to a charge controller without passing through a storage battery, receives electric energy from the charge controller, converts it into a predetermined AC power And outputs it. (Operation or stop) of the first inverter is determined by the data control unit, the solar cell array output power PS output from the solar cell array, the power consumption PL of the load, the state information of the battery Is controlled based on the capacitor-available output power PB calculated from the capacitor-use output power PB.
즉, 제1 인버터(40)는 부하에 전력소모가 없는 경우 즉, 측정된 부하의 소비전력이 부하의 전력소모가 있는 것으로 판단되는 최소 전력값 미만인 경우 정지하도록 제어되며, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능하므로 제2 인버터와 함께 정지되도록 제어된다. That is, the first inverter 40 is controlled to stop when there is no power consumption in the load, that is, when the power consumption of the measured load is less than the minimum power value determined as the power consumption of the load, and the solar cell array output power ( PS) and the battery available power (PB), the load can not be driven and is controlled to be stopped together with the second inverter.
부하의 소비전력(PL)이 태양전지 어레이 출력전력(PS)이상이며, 축전지 가용전력(PB) 미만인 경우에는 단독으로 정지되어 제2 인버터만이 작동하도록 제어된다. 이 경우 부하로의 전기 에너지의 공급은 제2 인버터가 가동되어 축전지부로부터 이루어지며, 태양전지 어레이 출력전력(PS)은 축전지에 저장되도록 충전커트롤러가 제어된다.In the case where the power consumption PL of the load is equal to or higher than the solar cell array output power PS and is less than the available power PB of the battery, it is solely stopped and controlled so that only the second inverter operates. In this case, the supply of the electric energy to the load is controlled by the charge cut-off roller so that the second inverter is operated and the battery output power (PS) is stored in the battery.
한편, 측정된 부하의 소비전력(PL)이 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지의 전력(PS) 미만인 경우에 제1 인버터가 가동되며, 잉여 전력(PS-PL)은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어되고, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력(PB)보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합 이하인 경우 상기 제1 인버터가 상기 제2 인버터와 함께 가동되도록 제어되며, 잉여 전력(PS+PB-PL)은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어된다. On the other hand, when the measured power consumption PL of the load is less than the power PS of the electric energy output from the solar cell array, the first inverter is activated, and the surplus power PS-PL is charged to the accumulator The first inverter is operated together with the second inverter when the measured power consumption of the load is larger than the available battery power PB and equal to or less than the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB And the charge controller is controlled so that the surplus electric power (PS + PB-PL) is charged to the battery.
제2 인버터(50)는 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하며, 제1 인버터와 마찬가지로 제2 인버터의 작동 여부(가동 또는 정지)는 데이터 컨트롤 유닛에 의하여 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 어레이 출력전력(PS)과, 부하의 소비전력(PL), 상기 축전지부로부터의 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력(PB)에 기초하여 제어된다. The second inverter (50) is connected to the battery unit, receives electric energy from the battery, converts the AC power into AC power, and outputs the AC power. The second inverter (50) Is controlled based on the solar cell array output power PS output from the solar cell array, the power consumption PL of the load, and the capacitor available output power PB calculated from the state information of the battery from the battery.
즉, 제2 인버터(50)는 부하에 전력소모가 없는 경우 즉, 측정된 부하의 소비전력이 부하의 전력소모가 있는 것으로 판단되는 최소 전력값 미만인 경우 정지하도록 제어되며, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능하므로 제1 인버터와 함께 정지되도록 제어된다. That is, the second inverter 50 is controlled so as to stop when power is not consumed in the load, that is, when the power consumption of the measured load is less than the minimum power value determined as the power consumption of the load, If the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB exceeds the sum, the load can not be driven and is controlled to be stopped together with the first inverter.
부하의 소비전력(PL)이 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)이상이고 축전지 가용전력(PB) 이하인 경우 상기 제2 인버터만이 가동되도록 제어되며, 이 경우 제2 인버터가 가동되어 축전지의 전기 에너지가 부하로 공급되고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)는 축전지에 저장되도록 충전커트롤러가 제어된다.Only the second inverter is controlled to be operated when the power consumption PL of the load is equal to or higher than the solar cell array output power PS and the available power PB of the battery. In this case, the second inverter is operated, Electric charge is supplied to the load, and the charge cut roller is controlled so that the solar array output power (PS) is stored in the battery.
한편, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력(PB)보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합 이하인 경우 상기 제2 인버터가 상기 제1 인버터와 함께 가동되도록 제어되며, 잉여 전력(PS+PB-PL)은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어된다. On the other hand, when the measured power consumption of the load is larger than the available battery power PB and the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB is equal to or less than the sum of the available battery power PB, And the charge controller is controlled so that the surplus power (PS + PB-PL) is charged to the battery.
또한, 통상 축전지에 저장된 전기 에너지의 전력은 태양전지 어레이의 출력전력보다 큰 값을 가지며, 부하의 소비전력이 태양전지 어레이의 출력전력을 초과하여 축전지의 출력전력을 초과하는 경우 제1 인버터 및 제2 인버터 모두 가동하여, 일시적으로 또는 가능한 시간 범위에서 태양전지 어레이의 출력전력과 축전지에 저장된 전기 에너지를 동시에 부하에 제공하도록 제어되는 방식으로 구현된 것이다, In addition, when the power consumption of the load exceeds the output power of the solar cell array and exceeds the output power of the battery, the power of the electric energy stored in the accumulator is larger than the output power of the solar cell array. Both of the inverters are operated and are controlled so as to simultaneously supply the output power of the solar cell array and the electric energy stored in the battery to the load temporarily or in a possible time range.
데이터 컨트롤 유닛(60)은 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하며 상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하도록 구성된다.  The data control unit 60 controls the operation of the charge controller, the first inverter, and the second inverter, and based on the measured solar cell array output power, the power consumption of the measured load, and the calculated battery available power value The first inverter and the second inverter to selectively provide at least one of the AC power converted from the first inverter and the second inverter to the load.
상기 충전컨트롤러(20)에서 취득된 발전상태정보에 포함된 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지의 순시 전류와 전압으로부터 태양전지 어레이 출력전력을 연산하고, 부하의 측정된 부하로 공급되는 전류 및 전압 값으로부터 부하의 소비전력을 연산하며, 축전지부(30) 또는 충전컨트롤러(20)에서 취득되는 축전지의 상태정보 등 축전지 관련 정보로부터 축전지 가용출력을 연산한다. Calculates the solar cell array output power from the instantaneous current and voltage of the electric energy output from the solar cell array included in the power generation state information acquired by the charge controller (20), calculates the current and voltage value And calculates the battery available output from the battery-related information such as the state information of the battery acquired by the battery controller 30 or the charge controller 20. [
상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값을 비교하여, 아래 [표1] 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어한다. Table 1 below shows the operation of the first inverter and the second inverter by comparing the measured output power of the solar cell array, the power consumption of the measured load, and the calculated available battery power value.
태양전지어레이출력전력(PS)
부하소비전력(PL)
축전지 가용출력전력(PB)
Solar cell array output power (PS)
Load power consumption (PL)
Capacitor Available Output Power (PB)

제1 인버터

The first inverter

제2 인버터

The second inverter

충전컨트롤러
축전지

Charge controller
Accumulator

사용자
인터페이스

user
interface
PL<최소 전력값: 무부하PL <minimum power value: no load 정지stop 정지stop 충전charge
작동상태
표시

Operational status
Display
PL<PSPL <PS 가동behavior 정지stop 잉여전력충전Charge surplus power
PB≥PL≥PSPB? PL? PS 정지stop 가동behavior 방전Discharge
PS+PB≥PL>PBPS + PB≥PL> PB 가동behavior 가동behavior 방전/잉여전력충전Discharge / surplus power charging
PL>PS+PBPL> PS + PB 정지stop 정지stop 충전charge 경고메시지Warning message
즉, 부하에서 소비되는 소비전력으로부터, 무부하 상태, 태양전지 어레이 출력전력 미만상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상상태의 소비전력상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상 축전지 가용출력전력 이하상태, 축전지 가용출력전력 초과 총 가능전력(PS+PB) 이하 상태, 총 공급 가능전력(PS+PB) 초과상태를 구분하여, 상기 소비전력상태에 따라 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어한다. 아울러, 축전지의 충전/방전을 제어하며, 이는 실시예에 따라 충전컨트롤러를 및/또는 제2 인버터의 제어를 통하여 구현된다. 여기서 무부하 상태의 경우 소비전력이 0인 경우 또는 감지 가능한 사전 설정된 최소전력 예를 들어 1w미만인 경우를 무부하 상태로 판단할 수 있다.That is, from the power consumption consumed by the load, there are a no-load state, a state under the solar cell array output power, a power consumption state in the solar cell array output power abnormal state, a solar cell array output power abnormality, (PS + PB), and the total available power (PS + PB), and controls the operation of the first inverter and the second inverter according to the power consumption state. In addition, it controls the charge / discharge of the battery, which is implemented through control of the charge controller and / or the second inverter according to the embodiment. Here, in the no-load state, it is possible to determine the state of no-load state when the power consumption is 0 or when the predetermined minimum power that can be sensed, for example, less than 1 watt.
특히, 제1 인버터 및 제2 인버터가 동시에 작동하는 경우에는 필수적으로 제1 인버터 및 제2 인버터 내부의 발진자(미도시)를 제어하여 두 출력 교류(전압 및또는 전류)를 동기화시킨다. 이를 통하여, 태양전지 어레이와 축전지의 가용출력을 합한 전력의 공급이 가능하여 다양한 소비전력의 부하의 사용이 가능해진다. In particular, when the first inverter and the second inverter operate at the same time, essentially controlling the oscillators (not shown) in the first inverter and the second inverter synchronizes the two output ACs (voltage and / or current). Through this, it is possible to supply power combined with the available outputs of the solar cell array and the battery, and it becomes possible to use loads of various power consumption.
또한, 실시예에 따라서는 축전지부를 직접제어하여 충전/방전을 제어할 수도 있다. 이에 따라, 축전지의 사용수명을 연장할 수 있으며, 안정적이고 효율적인 전원의 공급이 가능해지며, 에너지의 이용효율을 향상시키게 된다. Further, according to the embodiment, the charge / discharge can be controlled by directly controlling the battery unit. As a result, the service life of the battery can be extended, stable and efficient power supply can be provided, and energy utilization efficiency can be improved.
데이터 컨트롤 유닛(60)에서의 발전상태정보 및 소비전력상태에 따른 제1 인버터 및 제2 인버터의 제어방식의 구현예는 도9와 같다.An implementation example of the control method of the first inverter and the second inverter according to the power generation status information and the power consumption state in the data control unit 60 is shown in Fig.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 기능 블록도이며,도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 통신부의 구현 회로도, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 인버터 작동제어부의 구현 회로도, 도6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 소비전력상태측정부의 동작원리를 설명하기 위한 도면, 도6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 구현 회로도, 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 인버터 작동제어 조건을 설명하기 위한 도면이다      FIG. 3 is a functional block diagram of a data control unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an implementation circuit diagram of a communication unit of a data control unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6A is a view for explaining the operation principle of the power consumption state measuring unit of the data control unit according to the embodiment of the present invention, FIG. 6B is a diagram for explaining an operation of the inverter control unit of the data control unit according to an embodiment of the present invention 7 is a view for explaining inverter control conditions of a data control unit according to an embodiment of the present invention
위 도3 내지 도7을 참조하여 데이터 컨트롤 유닛의 구체적인 구현예를 설명한다. 데이터 컨트롤 유닛은 물리적으로 구분된 구성이 아니라 기능에 따라 정의된 것으로, 실시예에 따라서는 데이터 컨트롤 유닛 각 기능블록의 일부는 충전컨트롤러(20) 및 축전지부(30)의 자체기능으로 구현되어 충전컨트롤러(20) 및 축전지부(30)를 구성하거나 별도의 회로 또는 기능부로 구현될 수도 있다.3 to 7, a specific embodiment of the data control unit will be described. The data control unit is defined according to functions, not physically separated. Depending on the embodiment, some of the functional blocks of the data control unit are implemented as self-functions of the charge controller 20 and the battery unit 30, The controller 20 and the battery unit 30, or may be implemented as a separate circuit or function unit.
도3을 참조하면, 데이터 컨트롤 유닛(60)은 상기 충전컨트롤러로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지에 관한 정보를 포함하는 발전상태정보를 취득하고 상기 충전컨트롤러로 제어명령을 전송하는 통신부(61), 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(62), 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(63), 및 상기 발전상태정보를 해석하여 인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하도록 제어하는 마이크로 컨트롤러(64)로 구성된다. 3, the data control unit 60 includes a communication unit 61 that acquires power generation status information including information on electric energy output from the solar cell array from the charge controller, and transmits a control command to the charge controller, An inverter operation control section 62 for controlling operations of the first inverter and the second inverter, an AC power supply section 63 controlled to provide at least one of the AC power converted from the first inverter and the second inverter to the load, And a microcontroller (64) for controlling the operation of the inverter operation control unit and the AC power supply unit by analyzing the power generation status information and generating the control command and transmitting the generated control command to the charge controller through the communication unit.
또한, 부하의 접속 상태 및 부하에서 소비되는 소비전력을 측정하는 소비전력상태 측정하는 소비전력상태측정부(65)를 포함하며, 독립형 태양광발전 시스템의 사용자 조작 입력과 각종 상태정보의 표시를 위한 사용자 인터페이스(66)을 포함한다. And a power consumption state measuring unit 65 for measuring a power consumption state for measuring a connection state of the load and a power consumption consumed in the load, and for displaying the user operation input of the independent photovoltaic power generation system and various status information And a user interface 66.
통신부(61)는 도4와 같은 회로로 구현되어 기본적으로, 충전컨트롤러로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지에 관한 정보를 포함하는 발전상태정보를 데이터 또는 신호 형태로 수신하고 이를 마이크로 컨트롤러(64)로 전송하며, 상기 마이크로 컨트롤러(64)에서 생성된 제어명령을 충전컨트롤러로 전송하는 기능을 수행하며, 앞서 살핀 바와 같이, 축전지부의 상태정보 수신한다.The communication unit 61 is implemented by a circuit as shown in FIG. 4. Basically, the communication unit 61 receives power generation state information including information on electric energy output from the solar cell array from the charge controller in the form of data or signal, And transmits the control command generated by the microcontroller 64 to the charge controller. As described above, the status information of the battery unit is received.
제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(62)는 마이크로 컨트롤러(64)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 각각에 연결된 릴레이 회로를 제어하여 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 상기 충전컨트롤러로 또는 축전지부로부터 공급되는 직류 전력을 온/오프시키는 도5와 같은 릴레이 구동 회로를 포함하여 구현될 수 있다.The inverter operation control section 62 for controlling the operations of the first inverter and the second inverter controls the relay circuits connected to the first inverter and the second inverter in accordance with the control command in the form of control signals generated by the microcontroller 64, And a relay driving circuit as shown in Fig. 5 for turning on / off the DC power supplied to at least one of the charging controllers of the inverter or from the battery.
실시예에 따라서는, 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(62)는 마이크로 컨트롤러(64)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 출력단의 전력 연결을 온/오프시키는 방식으로 구현될 수도 있으며, 이 경우 제1 인버터 및 제2 인버터가 동시에 작동하여 부하에 교류전력을 공급하는 경우, 각 인버터 내부의 발진자(미도시) 등을 제어하여 각 인버터의 출력 교류전력이 동기화되도록 구현된다. 또한, 교류 출력단의 온/오프에 따라 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동이 교류 전력의 선택적 공급과 함께 제어될 수 있다. According to the embodiment, the inverter operation control section 62 for controlling the operation of the first inverter and the second inverter may control the operation of the first inverter and the second inverter in accordance with the control command in the form of the control signal generated by the microcontroller 64 In this case, when the first inverter and the second inverter operate simultaneously to supply AC power to the load, the oscillator (not shown) inside each inverter So that the output AC power of each inverter is synchronized. Also, the operation of the first inverter and the second inverter can be controlled together with the selective supply of the AC power in accordance with the on / off of the AC output terminal.
상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(63)는 제1 인버터 및 제2 인버터의 변환된 교류 전력을 입력받아 마이크로 컨트롤러(64)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 부하에 교류 전력을 공급하며, 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동 즉, 제1 인버터로 상기 충전컨트롤러로에서 공급되는 직류 전력의 온/오프 및 제2 인버터로 상기 축전지부로부터 공급되는 직류 전력을 온/오프시키는 제어와 연동하여 동작하도록 구현되거나, 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 출력단의 전력 연결을 온/오프시키는 방식으로 구현되는 경우 이와 연동하도록 구형될 수 있다The AC power supply unit 63, which is controlled to supply at least one of the AC power converted from the first inverter and the second inverter to the load, receives the converted AC power of the first inverter and the second inverter, And controls the operation of the first inverter and the second inverter, that is, the on / off of the direct current power supplied to the charge controller by the first inverter and the on / off of the direct current supplied to the charge controller by the first inverter, The first inverter and the second inverter may be implemented to operate in conjunction with the control for turning on / off the DC power supplied from the battery unit by the two inverters, or in a manner of turning on / off the power connection of one or more output terminals of the first inverter and the second inverter Can be rounded to interlock
실시예에 따라서는, 교류 전원 공급부(63)는 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 공급되는 교류 전력을 부하로 수동적으로 전달하는 단순한 전력인터페이스 형태로 구현되거나 생략된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(64)에 의하여 제어되어 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 연동하여 능동적으로 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 교류 전력을 선택하여 부하에 제공하는 다접점 AC 스위치의 형태로 구현될 수 있다.According to an embodiment, the AC power supply 63 may be implemented in the form of a simple power interface that passively transfers AC power supplied from at least one of the first inverter and the second inverter to the load, or may be implemented in an omitted form have. Also in the form of a multi-contact AC switch controlled by the microcontroller 64 and operatively associated with the operation of the first and second inverters to select one or more alternating currents of the first and second inverters to provide to the load . &Lt; / RTI &gt;
한편, 제1 인버터 및 제2 인버터의 입력 또는 출력 전력의 온/오프 동작과 다접점 AC스위치의 온/오프 동작에 의한 부하에 공급되는 교류 전력의 절환은 필수적으로 시간적인 지연이 고려되어야 한다. 시간적 지연에 관하여 부가 설명하면 교류 전력의 경우 교류 전기는 전압의 극성(+, -)이 1초에 60회 정반대로 바뀌게 되며(60Hz) 또 하나의 특성으로 도 7a에서와 같이 AC220v/60Hz 의 교류 전력의 경우 시간의 변화에 따라 전압도 사인 곡선으로 변화한다. 도 7a의 부하시 즉, 교류전력을 소비하고 있을 때 가동중인 인버터의 출력 교류 전력을 차단하는 시간을 교류 전압이 0볼트 지나는 시점(제로 크로스포인트)에서 차단한다면 인버터에 전압이 존재하지 않는 시간에 전원을 차단하게 되므로 인버터에는 전기적으로 아무런 손상이 없게 되며 부하 차체에도 손상이 없게 된다. 또 다시 부하에 전원을 인가하는 시간을 교류 전압이 0볼트 지나는 시점 (제로 크로스포인트:Cross point) 스위치를 온 한다면 전압은 0볼트부터 서서히 증가하며(Soft start) 공급되게 되므로 부하에 초기 전력의 공급으로 부하에 주는 부담을 최소화할 수 있다.On the other hand, the on / off operation of the input or the output power of the first inverter and the second inverter and the switching of the AC power supplied to the load by the on / off operation of the multi-contact AC switch must be considered a time delay. As for the temporal delay, the AC voltage of the AC power is changed to the opposite polarity (+, -) of the voltage 60 times per second (60 Hz). As another characteristic, AC voltage of AC 220 V / 60 Hz In the case of power, the voltage also changes to a sinusoidal curve with time. 7A, that is, when the AC power is cut off at the time when the AC voltage is 0 volt (zero cross point) when the AC power is cut off at the time of load, that is, when the AC power is consumed, Since the power is cut off, there is no electric damage to the inverter and the load body is not damaged. If the switch is turned on when the AC voltage crosses zero volts, the voltage gradually increases from 0 volts (soft start), so that the initial power supply to the load The burden on the load can be minimized.
만일 사용중인 기기를 동작상에 아무런 문제 없이 껐다가 다시 켜야 한다면 제로크로스에서 오프하고 곧바로 다음에 오는 제로크로스에서 켜야할 것이다. 도7b 의 AC220v/60Hz의 이상적인 전원 오프시간과 같이, 오프명령을 하달한 시간과 실제 전원이 오프되는 시간은 최대 반주기에 가까은 1/60초의 반인 1/120초 이내일 것이고 어떤 전압의 높이에서 오프명령이 내려질지 모르지만 8.33msec 이내에는 오프될 것이다.If you need to turn off your device and turn it back on without any problems, you will need to turn off the zero cross and turn on the next zero cross immediately. As in the ideal power off time of AC 220v / 60Hz in FIG. 7B, the time to turn off the OFF command and the actual power OFF time will be within 1/120 sec, which is 1/60 sec that is close to the maximum half period, The command may be issued but it will be off within 8.33msec.
또한, 전원 오프 명령을 하달한 후 8.33msec 이내에는 전원이 오프 될 것이고 최대 지연 시간 8.33msec 후에 다시 전원 온 명령을 하달하면 도7c의 AC220v/60Hz의 이상적인 전원 온시간과 같이, 역시 8.33msec 이내에 실제 전원이 온 될 것이다. 전원의 온,오프 전체 절환시간은 8.33msec + 8.33msec = 16.66msec 가 소요되며 AC 스위치 절환은 기기의 보호를 위하여 제로크로스를 적용한다. 따라서 AC전압의 변동이 60Hz 이므로 전압이 0볼트를 지나는 제로크로스 포인트에서 절환이 이루어진다. 따라서, 스위치 온 명령이 실행된 후 최대 1/60Hz 시간인 16.66msec 후에 절환이 행하여진다. In addition, if the power-off command is issued and the power is turned off within 8.33 msec and the power-on command is issued again after a maximum delay time of 8.33 msec, an ideal power-on time of AC220v / The power will be turned on. 8.33msec + 8.33msec = 16.66msec is required for the power on / off switching time. Zero cross is applied to switch the AC switch to protect the equipment. Therefore, since the AC voltage fluctuation is 60 Hz, the voltage is switched at zero crossing point passing 0 volt. Therefore, switching is performed after 16.66 msec, which is the maximum 1 / 60Hz time, after the switch-on command is executed.
그러므로, 릴레이 작동회로 및/또는 다접점 AC 스위치에 의하여 부하에 교류 출력을 제공하는 인버터를 전환하는 경우(즉, 제1 인버터에서 출력되는 통한 교류전력을 공급하다 제2 인버터에서 출력되는 교류 전력을 공급하는 경우 및 그 반대의 경우) 오프될 인버터의 작동 정지 명령과 온 될 인버터의 가동 명령이 수행된 후 일정의 지연시간의 경과후 상술한 제로크로스 오프 상태에서 다접점 AC 스위치를 절환이 이루어지도록 제어되는 것이 바람직하다. Therefore, in the case of switching the inverter that provides the AC output to the load by the relay operation circuit and / or the multi-contact AC switch (i.e., the AC power output from the second inverter to supply the AC power output from the first inverter Contact AC switch in the above-mentioned zero-cross-off state after a lapse of a predetermined delay time after the operation stop instruction of the inverter to be turned off and the operation instruction of the inverter to be turned on are performed Is preferably controlled.
마이크로 컨트롤러(64)는 발전상태정보, 부하 소비전력정보, 축전지 상태정보를 해석하여 인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하도록 제어하며, 상기 발전상태정보 등에 포함된 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력과 소비전력상태측정부(65)에서 제공되는 부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 측정된 부하에 공급되는 전류 및 전압으로부터 연산되는 소비전력, 축전지부의 가용출력전력에 기초하여 상술한 [표1]의 각 상태를 결정하고, 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작 및 축전지의 충전/방전을 제어한다. The microcontroller 64 controls the operation of the inverter operation control unit and the AC power supply unit by analyzing the power generation status information, the load power consumption information, and the battery status information, and generates the control command to be transmitted to the charge controller through the communication unit, A solar cell array output power which is electric energy output from the solar cell array included in the power generation status information and the like, and a current supplied to the measured load required for calculating the power consumption consumed in the load provided by the power consumption state measuring unit 65 And the power consumption calculated from the voltage, and the available output power of the battery section, and controls the operation of the first inverter and the second inverter and the charge / discharge of the battery.
소비전력상태측정부(65)는 부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 부하에 공급되는 전류 및 전압을 검출하여 컨트롤러(64)에 전달하며, 전류의 측정은 도8의 CT(current transformer)를 사용하여 부하에 흐르는 유도전류를 취득한 다음 정류회로를 거쳐 특정로직에 의하여 변환하여 감지하는 방식이 상용되며, 도9에서와 같은 전압감지회로를 포함하여 구현되어 전압을 검출하여 마이크로 컨트롤러(64)에 전달한다. 실시예에 따라서는, 측정된 전류와 전압을 기초로 소비전력을 연산한 뒤 이를 마이크로 컨트롤러(64)에 전달하도록 구성될 수도 있다.The power consumption state measuring unit 65 detects the current and voltage supplied to the load necessary for calculating the power consumption consumed in the load and transmits the detected current and voltage to the controller 64. The current measurement is performed by the current transformer CT 9, a voltage sensing circuit as shown in FIG. 9 is implemented to detect a voltage, and the voltage is detected by a microcontroller 64 . Depending on the embodiment, it may be configured to calculate the power consumption based on the measured current and voltage, and then to transmit it to the microcontroller 64. [
<듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법>&Lt; Control method of independent solar power generation system equipped with dual inverter >
이하, 도면을 참조하여 상기 시스템의 실시예의 설명과 중복되지 않는 범위에서 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법을 설명한다.Hereinafter, a method of controlling a stand-alone solar power generation system equipped with a dual inverter according to the present invention will be described in the scope of not overlapping with the description of the embodiment of the system with reference to the drawings.
도8은 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법의 흐름도이다.8 is a flowchart of a method of controlling a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to the present invention.
도8을 참조하면 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법은 태양 전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력을 측정하는 태양전지 어레이 출력전력 모니터링 단계(S10); 상기 태양광발전 시스템에 연결된 부하의 소비전력을 측정하여 이에 따라 부하의 소비 전력 상태를 판단하는 소비 전력 상태 모니터링 단계(S20); 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 연산하는 축전지 가용 전력 모니터링 단계(S30); 상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어하는 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40); 및 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 출력되는 교류 전력을 부하에 공급하는 부하 전력 공급 제어단계(S50);를 포함하여 수행된다.Referring to FIG. 8, a method of controlling a stand-alone solar power generation system having dual inverters according to the present invention includes monitoring a solar cell array output power (S10) for measuring output power of a solar cell array, which is electric energy output from a solar cell array; A power consumption state monitoring step (S20) of measuring a power consumption of a load connected to the photovoltaic power generation system and determining a power consumption state of the load; A battery available power monitoring step (S30) for calculating the available battery power outputable from the battery; And controlling the operation of the first inverter and the second inverter and the charging / discharging of the electric energy of the storage battery based on the measured solar cell array output power, the power consumption of the measured load, and the calculated battery available power value A dual inverter and a battery charge / discharge control step (S40); And a load power supply control step (S50) of supplying alternating-current power output from at least one of the first inverter and the second inverter to the load.
도9은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어 흐름도로서, 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법의 일 실시예에 해당한다. FIG. 9 is a control flowchart of a stand-alone solar power generation system having a dual inverter according to an embodiment of the present invention, and corresponds to an embodiment of a method of controlling a stand-alone solar power generation system having a dual inverter of the present invention.
도9를 참조하면, 태양광 어레이의 출력 측정 과정은 충전컨트롤러(20)를 통하여 발전상태정보에 포함되어 데이터 컨트롤 유닛(60)에 전송되며, 데이터 컨트롤 유닛(60)은 상기 발전상태정보에 포함된 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기에너지인 태양전지 어레이 출력전력(PS)을 연산함으로써 수행된다.9, the process of measuring the output of the solar array is included in the power generation status information through the charge controller 20 and is transmitted to the data control unit 60. The data control unit 60 includes the power generation status information (PS), which is electric energy output from the solar cell array.
부하 소비전력 측정과정은 소비전력상태 측정부(65)로부터 부하소비전력상태정보를 수신하여, 이로부터 부하소비전력(PL)을 연산하는 방법으로 수행되며, 축전지 가용출력연산과정은 축전지부로부터 축전지의 상태정보를 수신하여 이를 단독으로 분석하거나, 발전상태정보에 포함된 축전지 관련정보를 부가하여, 축전지 가용출력의 순시값 및/또는 가용 시간값을 연산하는 방식으로 수행된다. The load power consumption measurement process is performed by receiving the load power consumption status information from the power consumption status measurement unit 65 and calculating the load power consumption PL from the power consumption status measurement unit 65. The battery- And analyzing it alone, or adding battery-related information included in the power-generation status information to calculate an instantaneous value and / or an available time value of the battery-available output.
듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법은 부하에서 소비되는 소비전력을 기초로, 무부하 상태, 태양전지 어레이 출력전력 미만상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상상태의 소비전력상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상 축전지 가용출력전력 이하상태, 축전지 가용출력전력 초과 총 가능전력(PS+PB) 이하 상태, 총 공급 가능전력(PS+PB) 초과상태를 구분하여 제1 인버터 및 제2 인버터와 축전지부의 충/방전을 제어하는 과정으로, 순시적으로 모니터링되어 연산되는 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값의 변화에 따라 위 상태를 판단하고, 능동적으로 제1 인버터 및 제2 인버터와 축전지부의 충/방전의 순시적인 제어를 수행한다.  The control method of the independent solar photovoltaic power generation system having dual inverters is based on the power consumption consumed in the load, such as a no-load state, a state under the solar cell array output power state, a power consumption state in the solar cell array output power abnormal state, (PS + PB) or more than the total available power (PS + PB) exceeding the allowable output power of the battery, the output power of the first inverter, the second inverter, And determines the state of the solar cell array according to a change in the output power of the solar cell array that is monitored and calculated in a momentary manner, the power consumption of the measured load, and the calculated battery available power value, 1 charge / discharge control of the inverter and the second inverter and the battery unit is performed instantaneously.
구체적으로는, 소비전력 값으로부터, 무부하 상태여부를 판단하여, 측정된 부하의 소비전력이 사전 설정된 최소 전력값, 즉, 최소 측정 가능값 예컨데 1kw 미만인 경우, 무부하 상태로 판단하고, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어한다.Specifically, it is determined from the power consumption value whether or not the load is in a no-load state. If the measured power consumption is less than a predetermined minimum power value, i.e., a minimum measurable value, for example, 1 kw, And controlling the charge controller to stop the operation of the second inverter and to charge the solar cell array output power (PS) to the battery unit.
무부하 상태가 아닌 경우, 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력을 비교하는 과정을 수행하여 이에 기초하여 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어한다. In the case of no load, the dual inverter and battery charging / discharging control step S40 performs a process of comparing the measured solar cell array output power, the power consumption of the measured load, and the calculated available battery power, And controls the operation of the first inverter and the second inverter and the charging / discharging of the electric energy of the battery section.
측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력 미만인 경우 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고 상기 제1 인버터가 가동되도록 제어하며, 태양전지 어레이 출력전력과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력(PS-PL)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어한다.And controlling the first inverter to operate when the measured power consumption of the load is less than the output power of the solar cell array, PS-PL) is charged in the battery.
한편, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력 이상이면, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)이상이고 축전지 가용전력(PB) 이하인 경우 상기 제1 인버터의 가동이 정지하고 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하며, 이 경우 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있다.On the other hand, if the measured power consumption of the load is equal to or greater than the solar cell array output power, if the measured power consumption of the load is equal to or greater than the solar cell array output power PS and equal to or less than the available power PB of the battery, And controls the second inverter to operate. In this case, the charge controller can be controlled so that the solar cell array output power PS is charged in the battery.
또한, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력(PB)보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합 이하인 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하며, 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력(PS+PB-PL)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있다.When the measured power consumption of the load is greater than the available battery power PB and the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB is equal to or less than the sum of the available battery power PB, (PS + PB-PL), which is the difference between the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB, and the power consumption of the load, to the battery unit .
반면, 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동이 정지되도록 제어하며, 부하의 전력공급이 불가능한 상태이므로, 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있다. 이 경우 부하의 구동이 불가능함을 통지하는 경고메시지를 출력하는 단계를 수행할 수 있으며, 이는 상술한 사용자 인터페이스를 통하여 수행된다.On the other hand, when the measured power consumption of the load exceeds the sum of the solar cell array output power (PS) and the battery available power (PB), the first inverter and the second inverter are controlled to stop operating, It is possible to control the charge controller so that the solar cell array output power PS is charged to the battery unit. In this case, a step of outputting a warning message indicating that the load can not be driven can be performed, which is performed through the above-described user interface.
태양광발전 시스템의 작동 중 지속적으로 태양광 어레이의 출력측정, 부하소비전력측정 및 소비전력상태에 따른 상술한 제어는 동시 또는 순차적으로 수행되어, 태양광 어레이의 출력의 변화 및 부하의 소비전력 상태의 변화에 능동적으로 대응하도록 태양광발전 시스템이 제어될 수 있다.The above-described control based on the measurement of the output power of the solar array, the measurement of the power consumption of the load, and the control of the power consumption state can be performed simultaneously or sequentially so that the change of the output of the solar array and the power consumption state The photovoltaic generation system can be controlled so as to actively respond to the change of the photovoltaic power generation system.
상술한 예시적인 시스템 및 이의 제어방법에서, 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above exemplary system and control method thereof are described on the basis of a flowchart as a series of steps or blocks, the present invention is not limited to the order of steps, and some steps may be performed in a different order than the steps described above Can occur at the same time. It will also be understood by those skilled in the art that the steps shown in the flowchart are not exclusive and that other steps may be included or that one or more steps in the flowchart may be deleted without affecting the scope of the invention.
10: 태양전지 어레이 20: 충전컨트롤러
30: 축전지부 40: 제1 인버터
50: 제2 인버터 60: 데이터 컨트롤 유닛
10: solar cell array 20: charge controller
30: capacitor section 40: first inverter
50: Second inverter 60: Data control unit

Claims (4)

  1. 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(20); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(30); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(40); 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(50); 및 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(60)을 포함하여 이루어지는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법에 있어서,
    태양 전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력을 측정하는 태양전지 어레이 출력전력 모니터링 단계(S10);
    상기 태양광발전 시스템에 연결된 부하의 소비전력을 측정하여 이에 따라 부하의 소비 전력 상태를 판단하는 소비 전력 상태 모니터링 단계(S20);
    축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 연산하는 축전지 가용 전력 모니터링 단계(S30);
    상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 및 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어하는 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40); 및
    상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 출력되는 교류 전력을 부하에 공급하는 부하 전력 공급 제어단계(S50);를 포함하여, 상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법.
    A charge controller (20) for outputting electrical energy output from the solar cell array to a storage battery; A battery unit (30) connected to the charge controller and including a battery for storing electric energy output from the charge controller; A first inverter (40) connected to the charge controller, which receives electric energy from the charge controller and converts the electric power into a predetermined AC power and outputs the converted AC power; A second inverter (50) connected to the battery unit to receive electric energy from the battery and convert it into AC power and output the AC power; And a data control unit (60) for controlling operations of the charge controller, the first inverter, and the second inverter, the method comprising:
    Monitoring a solar cell array output power (S10) of measuring a solar cell array output power which is electric energy output from the solar cell array;
    A power consumption state monitoring step (S20) of measuring a power consumption of a load connected to the photovoltaic power generation system and determining a power consumption state of the load;
    A battery available power monitoring step (S30) for calculating the available battery power outputable from the battery;
    Based on the measured solar cell array output power, the measured power consumption of the load, and the calculated battery available power value, the operation of the first inverter and the second inverter and the charging / discharging of the electric energy of the storage battery A dual inverter controlling the battery charge / discharge control step (S40); And
    And a load power supply control step (S50) of supplying AC power output from at least one of the first inverter and the second inverter to the load, wherein the dual inverter and the battery charge / discharge control step (S40) And controls the first inverter and the second inverter to stop operating when the power consumption of the load exceeds the sum of the solar cell array output power (PS) and the battery available power (PB). And controlling the power of the photovoltaic power generation system.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법.
    The method according to claim 1,
    Wherein the dual inverter and the battery charging / discharging control step (S40) controls the charging controller so that the solar cell array output power (PS) is charged in the battery unit. Control method.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력(PS)과 축전지 가용전력(PB)의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능함을 통지하는 경고메시지를 출력하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법.
    The method according to claim 1,
    The dual inverter and battery charging / discharging control step S40 may be performed when the measured power consumption of the load exceeds the sum of the solar cell array output power PS and the battery available power PB And outputting a warning message to notify the user of the warning.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는, 상기 측정된 부하의 소비전력이 사전 설정된 최소 전력값 미만인 경우, 무부하 상태로 판단하여, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고, 태양전지 어레이 출력전력(PS)이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 제어방법.
    The method according to claim 1,
    The dual inverter and the battery charging / discharging control step (S40) may stop the operation of the first inverter and the second inverter when the measured power consumption of the load is less than a predetermined minimum power value, And the charge controller is controlled so that the solar cell array output power (PS) is charged to the battery unit.
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