KR101535978B1 - Photo Energy Storage Apparatus and Method therefor - Google Patents

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KR101535978B1
KR101535978B1 KR1020130168409A KR20130168409A KR101535978B1 KR 101535978 B1 KR101535978 B1 KR 101535978B1 KR 1020130168409 A KR1020130168409 A KR 1020130168409A KR 20130168409 A KR20130168409 A KR 20130168409A KR 101535978 B1 KR101535978 B1 KR 101535978B1
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박성현
정정균
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(주)미르 알엔티
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Abstract

태양광 에너지 저장장치 및 그 저장방법이 개시된다. 본 발명에 따른 태양광 에너지 저장장치는, 태양광 에너지의 최대전력점을 추종하는 부스트 컨버터; 부스트 컨버터를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결하여 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 DC-DC 컨버터; 및 DC-DC 컨버터의 출력을 DC-AC 변환하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.A solar energy storage device and a method of storing the same are disclosed. A solar energy storage device according to the present invention includes: a boost converter for following a maximum power point of solar energy; A DC-DC converter for connecting a link capacitor and a battery in series with respect to a solar cell open-circuit voltage output through the boost converter to charge and discharge the battery; And an inverter for performing DC-AC conversion of the output of the DC-DC converter.

Description

태양광 에너지 저장장치 및 그 저장방법{Photo Energy Storage Apparatus and Method therefor}Field of the Invention < RTI ID = 0.0 > [0001] < / RTI &

본 발명은 태양광 에너지 저장장치 및 그 저장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 내압을 감소하여 상대적으로 적은 배터리 셀을 필요로하며, 그에 따라 배터리 셀 전압 평형을 위한 회로의 부담을 줄일 수 있는 태양광 에너지 저장장치 및 그 저장방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar energy storage device and a storage method thereof, and more particularly, to a solar energy storage device and a storage method thereof that reduce a breakdown voltage of a battery, And a method of storing the same.

최근, 환경 오염과 화석 연료 고갈의 심각한 문제 때문에, 태양광은 신재생 에너지로써 각광받고 있으며, 그에 따른 각 분야의 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.In recent years, due to serious problems of environmental pollution and depletion of fossil fuels, photovoltaic is attracting attention as a new and renewable energy, and technology development in each field is progressing accordingly.

태양광, 연료전지와 같은 분산형 전원은 수용가에 밀접한 설치가 가능하며, 특히 태양광 발전 시스템 중 모듈형 태양광 시스템은 적은 설치비용과 설치지역 조건의 영향이 적은 장점을 가지고 있어 분산형 전원으로 계통과 연결되면 송배전에 따른 전력손실을 줄일 수 있다. Distributed power sources such as solar cells and fuel cells can be installed close to the customer. In particular, the modular photovoltaic system of the photovoltaic generation system has advantages such as low installation cost and little effect of the installation area condition, When connected to the grid, power loss due to transmission and distribution can be reduced.

또한, 태양광 모듈의 전압-전류 곡선은 비선형적인 특성을 지니기 때문에 최대전력에서 발전할 수 있도록 하기 위한 최대전력 지점 추종제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 기술이 필요하다.In addition, since the voltage-current curve of the solar module has a non-linear characteristic, a maximum power point tracking (MPPT) technique is required to generate power at the maximum power.

일반적으로 태양광 모듈은 낮은 전압특성을 지니므로 계통으로 전력을 전달하기 위해 고승압 절연형 DC-DC 컨버터가 요구된다. 일반적으로 고승압 절연형 DC-DC 컨버터로서, 능동-브릿지 컨버터(Active-Bridge Converter), 하프-브릿지 컨버터(Half-Bridge Converter), 능동-클램프 컨버터(Active-Clamped Converter) 등의 설계기술이 이용된다.Generally, solar modules have low voltage characteristics, so a high-voltage isolation type DC-DC converter is required to transfer power to the system. In general, design techniques such as Active-Bridge Converter, Half-Bridge Converter, and Active-Clamped Converter are used as high-voltage isolation type DC-DC converters. do.

능동-브릿지 컨버터의 경우, 1차측 스위치가 영전압 스위칭(ZVS: Zero Voltage Switching)으로 스위칭 전력손실(Switching Power Loss)이 줄어드는 장점을 지닌다. 그러나, 2차측 다이오드는 역회복 전류(Reverse Recovery Current)로 인해 높은 스위칭 전력손실을 갖는다. In the active-bridge converter, the primary-side switch has the advantage of reducing switching power loss due to zero voltage switching (ZVS). However, the secondary side diode has a high switching power loss due to the reverse recovery current.

하프-브릿지 컨버터의 경우, 배전압 정류기(Voltage Doubler Rectifier) 회로가 사용되어 2차측 다이오드의 역회복 전류문제가 해결된다. 하지만, 추가적인 반파정류(Half Wave Rectifier) 회로가 필요하며, 이로 인해 추가적인 스위칭 손실 및 도통 손실이 증가된다.In the case of a half-bridge converter, a voltage doubler rectifier circuit is used to solve the reverse recovery current problem of the secondary diode. However, additional half-wave rectifier circuitry is required, which increases additional switching and conduction losses.

능동-클램프 컨버터의 경우, 1차측 스위치의 전압 스트레스가 일정 전압으로 유지되며, 공진형 배전압 정류(Resonant Voltage Doubler Rectifier) 회로를 2차측에 이용함으로써 출력 다이오드의 역회복 전류문제를 해결한다. 그러나, 입력전압이 증가될수록 1차측 스위치의 전압 스트레스가 높아지며, 이로 인해 컨버터의 추가적인 전력손실 및 열 문제가 유발된다.In the case of the active-clamp converter, the voltage stress of the primary switch is maintained at a constant voltage, and a reverse-current problem of the output diode is solved by using a resonant voltage doubler rectifier circuit on the secondary side. However, the higher the input voltage, the higher the voltage stress of the primary switch, which causes additional power loss and thermal problems of the converter.

한편, 에너지 저장장치(BESS: Battary Energy Storage System)를 갖는 계통 연계형 태양광 발전시스템은 태양광 에너지원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 구조로서 피크 부하시 부족한 전력을 배터리에서 공급할 수 있을 뿐만 아니라 정전시 배터리의 에너지를 이용하여 부하여 전력을 공급할 수 있는 UPS(Uninterrupted Power Supply) 기능도 수행할 수 있다. Meanwhile, a grid-connected photovoltaic generation system having a BESS (Battary Energy Storage System) is a structure that can more efficiently use a photovoltaic energy source. In addition to being able to supply power from a battery in peak load, It is possible to perform an uninterrupted power supply (UPS) function by supplying energy by using the energy of the battery at the time of power supply.

선행기술자료로는 대한민국 등록 특허 제10-1286578호 "에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치"가 있다.
그런데, 에너지 저장장치를 갖는 일반적인 계통 연계형 태양광 발전시스템은 링크 커패시터 대신 배터리를 직접 연결하는 발전 시스템이 존재하지만 이러한 구조는 높은 배터리 전압을 만들기 위해 다수의 배터리 셀이 필요할 뿐만 아니라, 각 배터리 셀 전압의 평형을 위한 다수의 회로(Charge Equalization Converter)가 요구된다.
As a prior art reference, Korean Patent No. 10-1286578 entitled "Photovoltaic Device with Energy Storage Function"
However, in a general grid-connected photovoltaic power generation system having an energy storage device, there is a power generation system in which a battery is directly connected instead of a link capacitor. However, this structure requires not only a plurality of battery cells to make a high battery voltage, A number of circuits (charge equalization converters) are required for voltage balancing.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리의 내압을 감소하여 상대적으로 적은 배터리 셀을 필요로하며, 그에 따라 배터리 셀 전압 평형을 위한 회로의 부담을 줄일 수 있는 태양광 에너지 저장장치 및 그 저장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a solar energy storage device capable of reducing the internal pressure of the battery and requiring a relatively small battery cell, And a storage method thereof.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장장치는, 태양광 에너지의 최대전력점을 추종하는 부스트 컨버터; 상기 부스트 컨버터를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결하여 상기 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 DC-DC 컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력을 DC-AC 변환하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar energy storage device including: a boost converter for tracking a maximum power point of solar energy; A DC-DC converter connected in series with a link capacitor and a battery with respect to a solar cell open-circuit voltage output through the boost converter to charge and discharge the battery; And an inverter for DC-AC-converting the output of the DC-DC converter.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 상기 배터리를 충전한다.The DC-DC converter charges the battery with a constant current when the electric power generated from the solar module is larger than the electric power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달한다.The DC-DC converter transfers the power generated from the solar module to the system and the load when the power generated by the solar module is larger than the power required by the load and the charged state of the battery is dischargeable.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당한다.The DC-DC converter uses the energy stored in the battery to supply less power to the load when the power generated from the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery can be discharged.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는다.The DC-DC converter transfers all the power generated by the solar module to the load when the power generated by the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge. And is supplied from the system side.

상기 DC-DC 컨버터는, 정전이며 상기 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 상기 인버터는 전압원 인버터로 동작하며, 상기 DC-DC 컨버터는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급한다.The inverter operates as a voltage source inverter when the DC-DC converter is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter supplies power required by the load using a constant voltage and current control operation .

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장방법은, 태양광 에너지 저장장치에 의해 수행되는 태양광 에너지 저장방법에 있어서, 태양광 에너지의 최대전력점을 추종하는 단계; 상기 추종단계를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결한 DC-DC 컨버터가 상기 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 단계; 및 상기 DC-DC 컨버터의 출력을 DC-AC 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for storing solar energy, the method comprising the steps of: monitoring a maximum power point of solar energy; Performing a charging and discharging of the battery by a DC-DC converter in which a link capacitor and a battery are connected in series with respect to a solar cell open-circuit voltage outputted through the following step; And DC-AC converting the output of the DC-DC converter.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 상기 배터리를 충전한다.The DC-DC converter charges the battery with a constant current when the electric power generated from the solar module is larger than the electric power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달한다.The DC-DC converter transfers the power generated from the solar module to the system and the load when the power generated by the solar module is larger than the power required by the load and the charged state of the battery is dischargeable.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당한다.The DC-DC converter uses the energy stored in the battery to supply less power to the load when the power generated from the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery can be discharged.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는다.The DC-DC converter transfers all the power generated by the solar module to the load when the power generated by the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge. And is supplied from the system side.

상기 DC-DC 컨버터는, 정전이며 상기 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 상기 인버터는 전압원 인버터로 동작하며, 상기 DC-DC 컨버터는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급한다.
The inverter operates as a voltage source inverter when the DC-DC converter is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter supplies power required by the load using a constant voltage and current control operation .

본 발명에 따르면, 배터리의 내압을 감소하여 상대적으로 적은 배터리 셀을 필요로하게 되며, 그에 따라 배터리 셀 전압 평형을 위한 회로의 부담을 줄일 수 있게 된다.
According to the present invention, the internal pressure of the battery is reduced to require a relatively small battery cell, thereby reducing the burden on the circuit for battery cell voltage balancing.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장장치의 회로의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 평균전류를 출력하는 회로구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 정전압, 전류 제어를 위한 회로구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a solar energy storage device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a circuit of a solar energy storage device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an example of a circuit configuration for outputting an average current.
4 is a diagram showing an example of a circuit configuration for constant voltage and current control.
5 is a flowchart illustrating a method of storing solar energy according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known techniques well known to those skilled in the art may be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given thereto even though they are different from each other. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding component has different functions according to the embodiment, or does not mean that the different components have the same function. It should be judged based on the description of each component in the example.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a solar energy storage device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장장치(100)는 부스트 컨버터(110), DC-DC 컨버터(120) 및 인버터(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 태양광 에너지 저장장치(100)는 도 2에 도시한 바와 같은 회로로 구성될 수 있다. 그러나, 태양광 에너지 저장장치(100)의 회로구성은 도시한 회로에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형된 회로로 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 1, a solar energy storage device 100 according to an embodiment of the present invention may include a boost converter 110, a DC-DC converter 120, and an inverter 130. Here, the solar energy storage device 100 may be constituted by a circuit as shown in Fig. However, the circuit configuration of the solar energy storage device 100 is not limited to the illustrated circuit, and may be configured with various modified circuits.

부스트 컨버터(110)는 태양광 에너지의 최대전력점을 추종한다. Boost converter 110 follows the maximum power point of solar energy.

DC-DC 컨버터(120)는 부스트 컨버터(110)를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결하여 배터리의 충전 및 방전을 수행한다. 이때, DC-DC 컨버터(120)의 입력인 링크 전압은 링크 커패시터와 직렬로 배터리가 연결되기 때문에 배터리의 내압이 감소하게 되며, 이로 인해 상대적으로 적은 배터리 셀이 요구되고 배터리 셀 전압 평형을 위한 회로의 부담을 줄일 수 있다. 또한, 고주파 트랜스포머를 이용하여 입력과 출력단의 절연이 기능해지기 때문에 안전성을 확보할 수 있게 된다.The DC-DC converter 120 connects the link capacitor and the battery in series with respect to the solar cell open-circuit voltage output through the boost converter 110 to charge and discharge the battery. At this time, since the battery voltage is decreased due to the connection of the battery with the link capacitor in series with the link voltage as the input of the DC-DC converter 120, relatively few battery cells are required and the circuit for battery cell voltage balance It is possible to reduce the burden on the user. In addition, since the insulation between the input and the output ends by using the high frequency transformer, safety can be ensured.

여기서, DC-DC 컨버터(120)는 평균전류 동작 및 정전압/전류 제어 동작의 두 가지 제어방식으로 구동될 수 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터(120)는 도 3에 도시한 바와 같은 평균전류 동작을 위한 회로로 구성되거나, 도 3에 도시한 바와 같은 정전압/전류 제어동작을 위한 회로로 구성될 수 있다. 그러나, DC-DC 컨버터의 회로구성은 도 3 및 도 4에 도시한 회로구성에 한정되지 않으며, 다양하게 변형된 회로구성이 가능하다. Here, the DC-DC converter 120 can be driven by two control methods of an average current operation and a constant voltage / current control operation. In this case, the DC-DC converter 120 may be constituted by a circuit for an average current operation as shown in FIG. 3 or a circuit for a constant voltage / current control operation as shown in FIG. However, the circuit configuration of the DC-DC converter is not limited to the circuit configurations shown in Figs. 3 and 4, and various modified circuit configurations are possible.

인버터(130)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력을 DC-AC 변환한다.The inverter 130 converts the output of the DC-DC converter 120 to DC-AC conversion.

DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 배터리를 충전한다. 이때, 도 3에 나타낸 Iref는 음의 값을 갖게 되며, 그 크기만큼의 일정전류로 배터리를 충전하게 된다. DC-DC 컨버터(120)의 출력전압은 인버터(130)에 의해 제어된다.The DC-DC converter 120 charges the battery with a constant current when the electric power generated by the solar module is larger than the electric power required by the load and the state of charge of the battery is impossible to discharge. At this time, Iref shown in FIG. 3 has a negative value, and the battery is charged with a constant current of the same amount. The output voltage of the DC-DC converter 120 is controlled by the inverter 130.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달한다. 이 경우, DC-DC 컨버터(120)는 평균제어 동작을 수행하며, Iref는 0이 되고 그에 따라 트랜스포머의 1차측 전류의 평균은 0으로 제어된다. 이것은 태양광 모듈에서 발전된 전력이 모두 계통 및 부하로 전달되는 것을 의미한다.In addition, if DC-DC converter 120 is larger than the power required for the load generated by the solar module and the charged state of the battery is capable of discharging, the DC-DC converter 120 transmits all of the power generated from the solar module to the system and load do. In this case, the DC-DC converter 120 performs an average control operation, and Iref becomes zero, and accordingly, the average of the primary side current of the transformer is controlled to zero. This means that all the power generated from the photovoltaic module is transferred to the grid and load.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당한다. 이 조건은 피크로드 상황으로서 배터리의 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당시켜야 하므로, 전술한 경우와 마찬가지로 평균제어 동작을 이용하여 양의 값을 갖는 Iref를 발생시키고 그에 따라 배터리는 방전하게 된다.In addition, the DC-DC converter 120 uses the energy stored in the battery to supply power that is insufficient for the load, when the power generated from the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery can be discharged. Since this condition is a peak load situation, it is necessary to use the energy of the battery to compensate the power that is insufficient for the load. Therefore, as in the case described above, the average control operation is used to generate Iref having a positive value, and the battery is discharged accordingly.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는다. 이 상황은 배터리에 저장된 에너지가 없어 더 이상 방전할 수 없는 상태로서 Iref는 0으로 바뀌게 된다. 따라서, 태양광에서 발전된 전력은 모두 부하로 전력전달이 이루어지고, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받게 된다.The DC-DC converter 120 transmits all the power generated from the solar module to the load when the power generated from the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge, Is supplied from the system side. This situation is a state where there is no energy stored in the battery and it is no longer able to discharge, and Iref is changed to 0. Therefore, all the power generated from the sunlight is transferred to the load, and the insufficient power is supplied from the system side.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 정전이며 상기 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 상기 인버터는 전압원 인버터로 동작하며, 상기 DC-DC 컨버터는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급한다. 이 상황은 계통측에 이상이 발생하여 정전이 발생한 상태이다. 이때, 인버터(130)는 전압원 인버터로 동작하고, DC-DC 컨버터(120)는 정전압/전류 제어 동작을 이용하여 부하측에서 요구하는 전력을 공급하게 된다.The DC-DC converter 120 operates as a voltage source inverter when the DC-DC converter 120 is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter uses the constant voltage, . This situation is a state where an abnormality occurs in the system side and a power failure occurs. At this time, the inverter 130 operates as a voltage source inverter, and the DC-DC converter 120 supplies the power required by the load using the constant voltage / current control operation.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 에너지 저장방법은 도 1에 나타낸 태양광 에너지 저장장치(100)에 의해 수행될 수 있다.5 is a flowchart illustrating a method of storing solar energy according to an embodiment of the present invention. The solar energy storage method according to an embodiment of the present invention can be performed by the solar energy storage device 100 shown in FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 태양광 에너지 저장장치9100)는 태양광 에너지의 최대전력점을 추종하며(S110), 추종단계(S110)를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결한 DC-DC 컨버터(120)가 배터리의 충전 및 방전을 수행한다(S120). 태양광 에너지 저장장치(100)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력을 DC-AC 변환한다(S130).Referring to FIGS. 1 to 5, the solar energy storage device 9100 follows the maximum power point of solar energy (S110), compares the solar cell open-circuit voltage output through the step S110 with a link capacitor and a battery The DC-DC converter 120 connected in series performs charging and discharging of the battery (S120). The solar energy storage device 100 performs DC-AC conversion of the output of the DC-DC converter 120 (S130).

이때, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 배터리를 충전한다.At this time, the DC-DC converter 120 charges the battery with a constant current when the electric power generated by the solar module is larger than the electric power required by the load and the state of charge of the battery is impossible to discharge.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달한다.In addition, if DC-DC converter 120 is larger than the power required for the load generated by the solar module and the charged state of the battery is capable of discharging, the DC-DC converter 120 transmits all of the power generated from the solar module to the system and load do.

상기 DC-DC 컨버터는, 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당한다.In the DC-DC converter, when the power generated by the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery can be discharged, the DC-DC converter supplies the power that is insufficient for the load using the energy stored in the battery.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는다.The DC-DC converter 120 transmits all the power generated from the solar module to the load when the power generated from the solar module is smaller than the power required by the load and the charged state of the battery is impossible to discharge, Is supplied from the system side.

또한, DC-DC 컨버터(120)는 정전이며 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 인버터(130)는 전압원 인버터로 동작하며, DC-DC 컨버터(120)는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급한다.The DC-DC converter 120 operates as a voltage source inverter when the DC-DC converter 120 is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter 120 operates on the load side And supplies the required power.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.The present invention is not necessarily limited to these embodiments, as all the constituent elements constituting the embodiment of the present invention are described as being combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer-readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined in the Detailed Description. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

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. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이며, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 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. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

태양광 에너지의 최대전력점을 추종하는 부스트 컨버터;
상기 부스트 컨버터를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결하여 상기 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 DC-DC 컨버터의 출력을 DC-AC 변환하는 인버터;
상기 DC-DC 컨버터는,
정전이며 상기 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 상기 인버터는 전압원 인버터로 동작하며, 상기 DC-DC 컨버터는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장장치.
A boost converter that follows the maximum power point of solar energy;
A DC-DC converter connected in series with a link capacitor and a battery with respect to a solar cell open-circuit voltage output through the boost converter to charge and discharge the battery; And
An inverter for performing DC-AC conversion of the output of the DC-DC converter;
The DC-DC converter includes:
Wherein the inverter operates as a voltage source inverter when the battery is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter supplies power required to the load by using a constant voltage and current control operation. Storage device.
제 1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장장치.
The method according to claim 1,
The DC-DC converter includes:
Wherein the battery is charged with a constant current when the electric power generated by the solar module is larger than the electric power required by the load and the charged state of the battery is not dischargeable.
제 1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장장치.
The method according to claim 1,
The DC-DC converter includes:
Wherein the solar cell module transfers all the power generated by the solar module to the system and the load when the power generated by the solar module is larger than the power required by the load and the charged state of the battery is dischargeable, .
제 1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장장치.
The method according to claim 1,
The DC-DC converter includes:
Wherein when the power generated by the photovoltaic module is smaller than the power demanded by the load and the charged state of the battery can be discharged, the power stored in the battery is used to supply the insufficient power to the load. .
제 1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장장치.
The method according to claim 1,
The DC-DC converter includes:
When the power generated by the solar module is smaller than the power required by the load and the state of charge of the battery is impossible to discharge, all the power generated by the solar module is transferred to the load, and the insufficient power is supplied from the system side The solar energy storage device.
삭제delete 태양광 에너지 저장장치에 의해 수행되는 태양광 에너지 저장방법에 있어서,
태양광 에너지의 최대전력점을 추종하는 단계;
상기 추종단계를 통해 출력되는 태양전지 개방전압에 대하여 링크 커패시터와 배터리를 직렬로 연결한 DC-DC 컨버터가 상기 배터리의 충전 및 방전을 수행하는 단계; 및
상기 DC-DC 컨버터의 출력을 DC-AC 변환하는 단계;
상기 DC-DC 컨버터는,
정전이며 상기 배터리의 상태가 방전이 가능한 경우에 인버터는 전압원 인버터로 동작하며, 상기 DC-DC 컨버터는 정전압, 전류제어 동작을 이용하여 부하측에 요구하는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장방법.
A method of storing solar energy performed by a solar energy storage device,
Following the maximum power point of solar energy;
Performing a charging and discharging of the battery by a DC-DC converter in which a link capacitor and a battery are connected in series with respect to a solar cell open-circuit voltage outputted through the following step; And
DC-to-AC conversion of the output of the DC-DC converter;
The DC-DC converter includes:
Wherein the inverter operates as a voltage source inverter when the battery is in a power failure state and the battery can be discharged, and the DC-DC converter supplies power required to the load by using a constant voltage and current control operation. Way.
제 7항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 일정 전류로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장방법.
8. The method of claim 7,
The DC-DC converter includes:
Wherein the battery is charged with a constant current when the electric power generated by the solar module is larger than the electric power required by the load and the state of charge of the battery is impossible to discharge.
제 7항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 크고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 계통 및 부하로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장방법.
8. The method of claim 7,
The DC-DC converter includes:
Wherein when the power generated by the solar module is greater than the power required by the load and the charged state of the battery is dischargeable, the power generated by the solar module is transferred to the system and the load. .
제 7항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 가능한 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 부하에 부족한 전력을 충당하는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장방법.
8. The method of claim 7,
The DC-DC converter includes:
Wherein when the power generated by the solar module is smaller than the power demanded by the load and the charged state of the battery is dischargeable, the power stored in the battery is used to supply the insufficient power to the load. .
제 7항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
태양광 모듈에서 발전하는 전력이 부하에서 요구하는 전력보다 작고 상기 배터리의 충전상태가 방전이 불가능한 경우, 상기 태양광 모듈에서 발전된 전력을 모두 부하로 전달하며, 부족한 전력은 계통측으로부터 공급받는 것을 특징으로 하는 태양광 에너지 저장방법.
8. The method of claim 7,
The DC-DC converter includes:
When the power generated by the solar module is smaller than the power required by the load and the state of charge of the battery is impossible to discharge, all the power generated by the solar module is transferred to the load, and the insufficient power is supplied from the system side Wherein the photovoltaic energy storage method comprises the steps of:
삭제delete
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