KR101587488B1 - High efficiency battery charge/discharge system and method in grid-tied system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 사양에 구속되지 않는 계통 연계형 시스템을 구현하기 위한 고효율 배터리 충방전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본원 발명의 분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템은 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머; 및 절연 트랜스포머의 제 1 단에 위치하여 절연 트랜스포머의 제 1 전압을 조절하는 제 1 양방향 DC/DC컨버터; 제 1 단에 대향되는 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 ESS의 전압과 매칭시키는 제 2 양방향 DC/DC컨버터;를 포함한다.The present invention relates to a high efficiency battery charging and discharging system and method for implementing a grid-connected system that is not constrained by battery specifications.
A grid-connected system having a distributed power source and an energy storage system (ESS) according to the present invention includes: an isolation transformer capable of changing tap according to a turn ratio calculated based on voltage and current of an ESS; And a first bidirectional DC / DC converter located at a first end of the isolation transformer to adjust a first voltage of the isolation transformer; And a second bidirectional DC / DC converter located at a second end of the isolation transformer opposite the first end to match the second voltage of the isolation transformer with the voltage of the ESS.
Description
본 발명은 태양광 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계통 연계형 시스템에서의 배터리 충방전 시스템 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
우리나라에서 설치가 가능한 태양광 시스템은 크게 두가지로 나뉜다. 계통연계형(Grid-Tied) 시스템과 독립형(Off-Grid) 시스템이다.There are two main types of photovoltaic systems that can be installed in Korea. It is a grid-tied system and an off-grid system.
도 1 은 계통연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a grid-connected system.
계통 연계형(100)은 태양광 패널(110)이 생산한 DC전기를 인버터(120)를 통해 AC 전기로 변환한다. 변환한 전기를 가정용(150)으로 소비하고 동시에 계통(utility grid)(140)에 보내 수익을 얻는 시스템이다.The
도 1의 계통 연계형 시스템에서는 전력 생산 부분으로서 태양광 패널(110)즉, 분산 전원(PV array)만을 포함하고 있다.In the grid-connected system of FIG. 1, only the
태양광 패널(110)의 PV(Photovoltaic) array는 셀을 모아 PV 모듈을 만들고, PV 모듈을 모아 PV 어레이가 되는 것이다. PV 어레이는 4개 이상의 모듈을 모아서 하나의 어레이로 구성하는 것이 일반적이다. 하지만 요즈음에는 박막태양전지 같이 소형 셀의 개념을 벗어난 제품들이 등장하고 있어 그 개념도 모호해지고 있다.The photovoltaic (PV) array of the
DC-AC 인버터(120)는 BOS(balance of system equipment)의 구성요소를 포함시키기도 하고, 태양광으로 만들어진 직류전기를 가정이나 기업에서 사용가능한 교류로 변환해주는 장치이다.The DC-
BOS는 시스템을 안정적으로 운영할 수 있도록 하는 장비나 구성의 집합체를 말한다. 여기에는 배터리, 컨트롤 유닛, 전기배선이나 과충전방지, 접지등의 유틸리티 등을 포함한다.BOS refers to a collection of equipment or components that enable a system to operate reliably. These include batteries, control units, electrical wiring, over-charge protection, and grounding utilities.
계량기(Metering)(130)은 에너지를 얼마나 생산했는지 또는 사용했는지를 알려주는 장치이다.Metering 130 is a device that indicates how much energy is produced or used.
도 2 는 독립형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.Figure 2 is a schematic diagram of a stand-alone system.
독립형 시스템의 계통도(200)는 도2와 같다. 독립형 시스템은 도 1의 계통 연계형과 비교하여 볼 때 태양광 패널(210)에서 생산된 전력이 계통(도 1에서의 140)에 공급되지 않는다는 점에서 가장 큰 차이가 있다.The system diagram 200 of the stand-alone system is shown in FIG. The stand-alone system has the greatest difference in that the power produced by the
솔라 패널(210)에서 생성한 전기는 충전 컨트롤러(220)에 의해 배터리(250)를 충전하며 인버터(240)는 배터리(250)에서 발생한 DC 전기를 AC 전기로 전환하여 집(260)에 공급한다. 추가로 날씨가 좋지 않아 패널(210)만으로 전기를 생산할 수 없는 경우에는 제너레이터(230)를 추가로 달아 전기를 생산하여 공급할 수 있다.The electricity generated by the
도 3 은 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.Figure 3 is a schematic diagram of a grid-connected system with a distributed power supply and ESS;
분산전원(320)과 ESS(310)를 갖춘 계통 연계형 시스템(300)을 도 1에서의 계통 연계형 시스템과 비교하여 보면, 에너지 생산 자원으로서 분산전원인 PV 어레이(320)이외에 에너지 저장 자원으로서 ESS(Energy Storage System)(310)을 추가로 포함하고 있다는 점에서 차이가 있다.The grid-connected
도 3 에서의 부하(load)(360)는 도 1 에서의 가정 또는 댁내에서의 전력소비를 나타내는 것이며, 계통(Grid)(370)과 연결되어 있다.The
DC_link(380)를 통하여 좌측단과 우측단이 구분되어 있으며, 좌측단에서의 양방향 DC/DC 컨버터(330) 및 solar 컨버터(340)는 생략될 수 도 있는 구성이다.DC converter 380. The bidirectional DC /
양방향 DC/DC 컨버터(330) 및 solar 컨버터(340)는 ESS(310) 및 분산전원(320)에서의 생산된 전력 전압의 승압 또는 감압을 위한 것이다.The bidirectional DC /
solar 컨버터(340)도 역시 DC/DC 컨버터로 분산전원을 제어하기 위한 것이나, ESS를 위한 DC/DC(330)와의 구별을 위하여 solar 컨버터로 명명하였을 뿐이다.The
양방향 인버터(350)는 도 1에서의 인버터(120)와 동일하게 DC 전기를 계통에 부하 및 계통에 공급할 수 있는 AC 전기로 변환한다.The
서킷 브레이크(390)는 계통 전원과 인버터(350)간의 분리를 위한 것이다.The
도 3 에 도시된 분산전원(320)과 ESS(310)를 갖춘 계통 연계형 시스템(300)에서의 ESS(310)는 배터리를 지칭하는 것으로, 분산전원(320) 및/또는 계통(370)으로부터 충전될 수 있다.The ESS 310 in the grid-connected
또한, 분산전원(320)으로부터 생성되는 발전량이 충족하지 못한 경우에는 ESS(310)을 통하여 계통(370) 또는 부하(360)로 전력을 공급하는 방전동작을 수행하게 된다.In addition, when the power generation amount generated from the
도 3의 시스템은 ESS(310) 즉, 배터리의 용량 및 전압, 전류 사양을 고려하여 설계 제작된다. 도 3의 시스템에서는 시스템 설계시 고려된 사양의 배터리이외의 사양을 사용하기 어려워 분산전원(320)과 ESS(310)을 갖춘 계통 연계형 시스템의 자유도가 매우 제한되는 문제점이 있다. 즉, 배터리 제조업체에 따라 배터리 사양이 다르므로 각각의 배터리 즉 ESS의 사양에 맞는 시스템만을 이용하여 제작해야 하는 문제점이 있다.The system of FIG. 3 is designed and manufactured in consideration of the capacity, voltage, and current specifications of the
본 발명은 상기 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 사양에 구속되지 않는 계통 연계형 시스템을 구현하기 위한 고효율 배터리 충방전 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for high efficiency battery charging and discharging for realizing a grid-connected system which is not constrained by battery specifications.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템의 일 측면에 따라,According to an aspect of a high efficiency battery charge / discharge system in a grid-connected system according to the present invention,
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,In a grid-connected system with distributed power and an ESS (Energy Storage System)
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머;An insulation transformer capable of changing the tap according to the turn ratio calculated based on the voltage and current of the ESS;
상기 절연 트랜스포머의 제 1 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 1 전압을 조절하는 제 1 양방향 DC/DC컨버터;A first bidirectional DC / DC converter located at a first end of the isolation transformer to adjust a first voltage of the isolation transformer;
상기 제 1 단에 대향되는 상기 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 제 2 양방향 DC/DC컨버터;를 포함한다.
And a second bidirectional DC / DC converter located at a second end of the insulation transformer opposite to the first end to match a second voltage of the insulation transformer with a voltage of the ESS.
바람직하게는,Preferably,
계통 또는 상기 분산전원으로부터 입력되거나 상기 계통으로 출력되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter);를 더 포함한다.
And a buck-boost DC / DC converter for boosting or reducing the voltage input to or from the grid or the distributed power supply.
바람직하게는,Preferably,
상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터와 상기 제 1 양방향 DC/DC컨버터 사이에 위치된 커패시터;를 더 포함한다.
And a capacitor located between the buck-boost DC / DC converter and the first bidirectional DC / DC converter.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템의 다른 측면에 따라,According to another aspect of the high efficiency battery charge / discharge system in the grid-connected system according to the present invention,
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,In a grid-connected system with distributed power and an ESS (Energy Storage System)
계통 또는 상기 분산전원으로부터 입력되거나 상기 계통으로 출력되는 전력을 저장하는 DC 링크;A DC link for storing power input from the grid or the distributed power source or output to the grid;
상기 DC링크로부터 공급되거나 상기 DC링크에 제공되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter);A buck-boost DC / DC converter for boosting or reducing the voltage supplied from the DC link or provided to the DC link;
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머를 포함하여 상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터의 승압 또는 감압된 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 DC/DC 컨버터;를 포함한다.
A DC / DC converter for converting the boosted or depressurized voltage of the buck-boost DC / DC converter to a voltage of the ESS, the isolation transformer varying according to the turn ratio calculated based on the voltage and current of the ESS, Converter.
바람직하게는,Preferably,
상기 DC/DC 컨버터는The DC / DC converter
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 상기 절연 트랜스포머;The insulation transformer capable of changing tapping according to a turn ratio calculated based on a voltage and a current of the ESS;
상기 절연 트랜스포머의 제 1 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 1 전압을 조절하는 제 1 양방향 DC/DC컨버터;A first bidirectional DC / DC converter located at a first end of the isolation transformer to adjust a first voltage of the isolation transformer;
상기 제 1 단에 대향되는 상기 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 제 2 양방향 DC/DC컨버터;를 포함한다.
And a second bidirectional DC / DC converter located at a second end of the insulation transformer opposite to the first end to match a second voltage of the insulation transformer with a voltage of the ESS.
바람직하게는,Preferably,
상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터와 상기 DC/DC 컨버터의 사이에 개재되는 커패시터;를 더 포함한다.
And a capacitor interposed between the buck-boost DC / DC converter and the DC / DC converter.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법의 일 측면에 따라,According to an aspect of the high efficiency battery charge / discharge method in the grid-connected system according to the present invention,
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서,In a grid-connected system with distributed power and an ESS (Energy Storage System)
상기 ESS의 전압을 센싱하는 단계;Sensing a voltage of the ESS;
상기 ESS의 전류 용량을 산출하는 단계;Calculating a current capacity of the ESS;
상기 ESS의 전압 및 상기 전류 용량을 기초로 절연 트랜스포머의 턴비를 산출하는 단계;Calculating a turn ratio of the insulation transformer based on the voltage of the ESS and the current capacity;
상기 산출된 턴비를 갖도록 상기 절연 트랜스포머의 탭을 전환하는 단계; 및Switching taps of the insulation transformer to have the calculated turn ratio; And
계통 또는 상기 분산전원으로부터 상기 ESS를 충전하거나 상기 계통에 전력을 공급하여 상기 ESS를 방전시키는 단계;를 포함한다.
And discharging the ESS by charging the ESS or powering the system from the system or the distributed power source.
바람직하게는,Preferably,
상기 절연 트랜스포머의 탭은 상기 ESS의 최대 전압과 상기 ESS의 최소 전압을 기초로 결정되는 것을 특징으로 한다.
And the tab of the insulation transformer is determined based on a maximum voltage of the ESS and a minimum voltage of the ESS.
바람직하게는,Preferably,
적어도 하나이상의 양방향 DC/DC 컨버터를 통하여 상기 절연 트랜스포머의 제 1 단 및 상기 제 1 단과 대향되는 제 2 단에서의 전압을 조절하는 단계;를 더 포함한다.And adjusting a voltage at a first end of the isolation transformer and a second end opposite the first end through at least one bi-directional DC / DC converter.
본 발명에 따른 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템 및 방법에 의하면, 배터리의 사양에 구속되지 않고 계통 연계형 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the system and method for high efficiency battery charging and discharging in the grid-connected system according to the present invention, it is possible to implement a grid-connected system without being constrained by the specifications of the battery.
도 1 은 계통연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 2 는 독립형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 3 은 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템의 개략적인 계통도를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a grid-connected system.
Figure 2 is a schematic diagram of a stand-alone system.
Figure 3 is a schematic diagram of a grid-connected system with a distributed power supply and ESS;
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a high-efficiency battery charge / discharge system in a grid-connected system having a distributed power source and an ESS according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for charging and discharging a high efficiency battery in a grid-connected system having a distributed power source and an ESS according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
본 발명의 고효율 배터리 충방전 시스템은 분산전원(또는 PV어레이) 및 ESS(또는 배터리)를 갖춘 계통연계형 시스템에서 배터리의 충방전 회로에 있어서 절연 및 전압을 강압 또는 승압을 목적으로 트랜스포머를 사용하는 경우에 배터리의 용량에 맞는 최적의 트랜스포머의 턴비를 자동으로 바꿀 수 있어 배터리 전압 및 전류의 사양에 따라 시스템을 전체를 변경하지 않고 자유롭게 시스템을 구성하여 사용할 수 있는 특징이 있다. The high-efficiency battery charging and discharging system of the present invention uses a transformer for insulation and voltage lowering or voltage boosting in a battery charge-discharge circuit in a grid-connected system having a distributed power source (or PV array) and an ESS It is possible to automatically change the turn ratio of the optimum transformer according to the capacity of the battery, so that the system can be freely configured and used without changing the entire system according to the specification of the battery voltage and current.
또한 본 발명의 고효율 배터리 충방전 시스템에 의하면 계통연계형 시스템의 용량은 정해져 있으므로 시스템의 용량에 맞는 배터리를 연결시 배터리의 전압 및 전류와 관계 없이 배터리의 용량을 시스템의 용량에 맞추어 손쉽게 배터리를 연결하여 사용할 수 있다. According to the high efficiency battery charge / discharge system of the present invention, since the capacity of the grid-connected system is determined, when the battery suitable for the capacity of the system is connected, the capacity of the battery can be easily connected to the capacity of the system Can be used.
본 발명에서는 분산전원 및 ESS를 갖춘 계통연계형 시스템은 종래의 계통연계형 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로 자동으로 탭 전환(Tap charge)이 가능한 절연 트랜스포머를 적용하여 구성된다. 탭 전환(Tap charge)이 가능한 절연트랜스포머를 사용함으로써 배터리 용량에 따른 전압 및 전류의 사양이 바뀌어도 배터리 양방향 충전 컨버터는 최적의 효율을 달성할 수 있는 운전 포인트에서 운전하게 됨으로써 시스템의 효율을 향상 시킬 수 있는 특징이 있다. In the present invention, a grid-connected system having a distributed power source and an ESS is constructed by applying an isolation transformer capable of tap charging to solve the problems of the conventional grid-connected system. By using an isolation transformer capable of tap charge, the battery bi-directional charge converter can operate at the operating point that achieves the optimum efficiency, thereby improving the efficiency of the system. There are features.
도 4 는 본 발명에 따른 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a high-efficiency battery charge / discharge system in a grid-connected system having a distributed power source and an ESS according to the present invention.
분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템은 스위칭 가능한 복수개의 탭을 가지는 절연 트랜스포머(431), 제 1 양방향 DC/DC 컨버터(432) 및 제 2 양방향 DC/DC 컨버터(433)를 포함한다.The grid-connected system with a distributed power supply and an Energy Storage System (ESS) includes an
절연 트랜스포머(431)는 ESS 즉 배터리(440)의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능하다.The
제 1 양방향 DC/DC 컨버터(432)는 절연 트랜스포머(431)의 제 1 단에 위치하여 절연 트랜스포머의 제 1 전압을 조절한다.The first bidirectional DC /
제 1 전압이라 함은 배터리 또는 ESS의 충전시에는 DC_링크(410)으로부터 절연 트랜스포머(431)로 입력되는 전압이 될 것이다. 반대로 제 1 전압이라 함은 배터리 또는 ESS의 방전시에는 절연 트랜스포머(431)로부터 DC_링크(410)로 출력되는 전압을 지칭하는 것이다.The first voltage may be a voltage input from the
제 2 양방향 DC/DC 컨버터(433)는 절연 트랜스포머(431)의 제 1 단에 대향되는 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 ESS의 전압과 매칭시킨다.The second bidirectional DC /
제 2 전압이라 함은 제 1 전압과 유사하게 충전과정에서는 절연 트랜스포머(431)의 출력 전압을 지칭하는 것일 것이나 방전 과정에서는 배터리(440)로부터 절연 트랜스포머(431)로 입력되는 전압을 지칭하는 것이다.The second voltage refers to the output voltage of the
본원 발명에서 제 1 전압과 제 2 전압을 동일한 지점에서의 전압을 지칭하는 것이나, 충전과정인지 방전과정인지에 따라 입력되는 지점과 출력하는 지점이 달라 질 수 있다.In the present invention, the input point and the output point may be different depending on whether the first voltage and the second voltage refer to a voltage at the same point or a charging process or a discharging process.
본원 발명에서의 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템에서의 고효율 충방전 시스템은 계통(도3의 370) 또는 분산전원(도3의 320)으로부터 입력되거나 계통으로 출력되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter)(420)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The high efficiency charge / discharge system in the grid-connected system with the distributed power source and the ESS according to the present invention can increase or decrease the voltage output from the system (370 in FIG. 3) or the distributed power source (320 in FIG. 3) And a buck-boost DC /
추가하여, 벅-부스트 DC/DC 컨버터와 제 1 양방향 DC/DC컨버터 사이에 위치된 커패시터(450)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a
전체적으로 본원 발명의 시스템은 계통 또는 상기 분산전원으로부터 입력되거나 상기 계통으로 출력되는 전력을 저장하는 DC 링크(410), DC링크로부터 공급되거나 DC링크에 제공되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter)(420) 및 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머를 포함하여 벅-부스트 DC/DC 컨버터의 승압 또는 감압된 전압을 ESS의 전압과 매칭시키는 DC/DC 컨버터(430)를 포함하여 구성된다.In general, the system of the present invention includes a
DC/DC 컨버터(430)는 상기에서 이미 언급한 바와 같이 절연 트랜스포머(431), 제 1 양방향 DC/DC컨버터(432) 및 제 2 양방향 DC/DC컨버터(433)를 포함하여 구성된다.The DC /
도 5 는 본 발명에 따른 분산전원과 ESS를 갖춘 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for charging and discharging a high efficiency battery in a grid-connected system having a distributed power source and an ESS according to the present invention.
본원 발명에서의 분산전원과 ESS(Energy Storage System)를 갖춘 계통 연계형 시스템에 있어서 고효율 배터리 충방전 방법은 배터리 또는 ESS의 전압을 센싱하는 단계(S510)로 시작된다.In the grid-connected system having the distributed power source and the ESS (Energy Storage System) according to the present invention, the high efficiency battery charge / discharge method starts with S510 of sensing the voltage of the battery or ESS.
ESS의 전류 용량을 산출한다(S520).The current capacity of the ESS is calculated (S520).
ESS의 전압 및 전류 용량을 기초로 절연 트랜스포머의 턴비를 산출한다(S530).The turn ratio of the insulation transformer is calculated based on the voltage and current capacity of the ESS (S530).
산출된 턴비를 갖도록 절연 트랜스포머의 탭을 결정한다(S540). A tap of the insulation transformer is determined to have the calculated turn ratio (S540).
트랜스포머의 자동 탭 전환을 수행한다(S550).The automatic tap switching of the transformer is performed (S550).
계통 또는 분산전원으로부터 ESS를 충전하거나 계통에 전력을 공급하여 ESS를 방전시키는 시스템 운전을 시작한다(S560).The system starts charging the ESS from the grid or the distributed power source or discharging the ESS by supplying power to the grid (S560).
S540에서의 절연 트랜스포머의 탭을 결정하는 단계에서 절연 트랜스포머의 탭은 ESS의 최대 전압(S541)과 ESS의 최소 전압(S542)을 기초로 결정되는 것을 특징으로 한다.In the step of determining the tap of the insulation transformer in S540, the tab of the insulation transformer is characterized based on the maximum voltage (S541) of the ESS and the minimum voltage (S542) of the ESS.
본원 발명에서의 고효율 배터리 충방전 방법은 적어도 하나이상의 양방향 DC/DC 컨버터를 통하여 절연 트랜스포머의 제 1 단 및 제 1 단과 대향되는 제 2 단에서의 전압을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.The high efficiency battery charging and discharging method according to the present invention may further include adjusting a voltage at a first end and a second end of the insulation transformer opposite to the first end through at least one bidirectional DC / DC converter.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.
410 : DC_링크
420 : 벅-부스트 DC/DC 컨버터
450 : 커패시터
430 : DC/DC 컨버터
440 : ESS 또는 배터리410: DC_link
420: Buck-Boost DC / DC Converter
450: Capacitor
430: DC / DC converter
440: ESS or battery
Claims (9)
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머;
상기 절연 트랜스포머의 제 1 단에 위치하여 상기 분산전원으로부터 입력되는 전압을 상기 절연 트랜스포머의 제 1 전압으로 조절하는 제 1 양방향 DC/DC컨버터; 및
상기 제 1 단에 대향되는 상기 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 제 2 양방향 DC/DC컨버터;를 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.In a high efficiency battery charge / discharge system in a grid-connected system with a distributed power source and an ESS (Energy Storage System)
An insulation transformer capable of changing the tap according to the turn ratio calculated based on the voltage and current of the ESS;
A first bidirectional DC / DC converter located at a first end of the isolation transformer to adjust a voltage input from the distributed power supply to a first voltage of the isolation transformer; And
And a second bidirectional DC / DC converter located at a second end of the isolation transformer opposite the first end to match a second voltage of the isolation transformer with a voltage of the ESS. High efficiency battery charge / discharge system.
계통 또는 상기 분산전원으로부터 입력되거나 상기 계통으로 출력되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter);를 더 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a buck-boost DC / DC converter for boosting or reducing the voltage input to or from the grid or the distributed power supply, Charge / discharge system.
상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터와 상기 제 1 양방향 DC/DC컨버터 사이에 위치된 커패시터;를 더 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.The method of claim 2,
Further comprising a capacitor located between said buck-boost DC / DC converter and said first bi-directional DC / DC converter.
계통 또는 상기 분산전원으로부터 입력되거나 상기 계통으로 출력되는 전력을 저장하는 DC 링크;
상기 DC링크로부터 공급되거나 상기 DC링크에 제공되는 전압의 승압 또는 감압을 위한 벅-부스트 DC/DC 컨버터(buck-boost DC/DC converter); 및
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 절연 트랜스포머를 포함하여 상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터의 승압 또는 감압된 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 DC/DC 컨버터;를 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.In a high efficiency battery charge / discharge system in a grid-connected system with a distributed power source and an ESS (Energy Storage System)
A DC link for storing power input from the grid or the distributed power source or output to the grid;
A buck-boost DC / DC converter for boosting or reducing the voltage supplied from the DC link or provided to the DC link; And
A DC / DC converter for converting the boosted or depressurized voltage of the buck-boost DC / DC converter to a voltage of the ESS, the isolation transformer varying according to the turn ratio calculated based on the voltage and current of the ESS, A system for high efficiency battery charging and discharging in a grid-connected system.
상기 DC/DC 컨버터는
상기 ESS의 전압 및 전류에 기초하여 산출된 턴비에 따라 가변하여 탭 전환이 가능한 상기 절연 트랜스포머;
상기 절연 트랜스포머의 제 1 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 1 전압을 조절하는 제 1 양방향 DC/DC컨버터; 및
상기 제 1 단에 대향되는 상기 절연 트랜스포머의 제 2 단에 위치하여 상기 절연 트랜스포머의 제 2 전압을 상기 ESS의 전압과 매칭시키는 제 2 양방향 DC/DC컨버터;를 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.The method of claim 4,
The DC / DC converter
The insulation transformer capable of changing tapping according to a turn ratio calculated based on a voltage and a current of the ESS;
A first bidirectional DC / DC converter located at a first end of the isolation transformer to adjust a first voltage of the isolation transformer; And
And a second bidirectional DC / DC converter located at a second end of the isolation transformer opposite the first end to match a second voltage of the isolation transformer with a voltage of the ESS. High efficiency battery charge / discharge system.
상기 벅-부스트 DC/DC 컨버터와 상기 DC/DC 컨버터의 사이에 개재되는 커패시터;를 더 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 시스템.The method of claim 4,
Further comprising a capacitor interposed between the buck-boost DC / DC converter and the DC / DC converter.
상기 ESS의 전압을 센싱하는 단계;
상기 ESS의 전류 용량을 산출하는 단계;
상기 ESS의 전압 및 상기 전류 용량을 기초로 절연 트랜스포머의 턴비를 산출하는 단계;
상기 산출된 턴비를 갖도록 상기 절연 트랜스포머의 탭을 전환하는 단계; 및
계통 또는 상기 분산전원으로부터 상기 ESS를 충전하거나 상기 계통에 전력을 공급하여 상기 ESS를 방전시키는 단계;를 포함하는 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법.In a high efficiency battery charging and discharging method in a grid-connected system having a distributed power source and an ESS (Energy Storage System)
Sensing a voltage of the ESS;
Calculating a current capacity of the ESS;
Calculating a turn ratio of the insulation transformer based on the voltage of the ESS and the current capacity;
Switching taps of the insulation transformer to have the calculated turn ratio; And
And charging the ESS or discharging the ESS by supplying power to the system from the system or the distributed power source.
상기 절연 트랜스포머의 탭은 상기 ESS의 최대 전압과 상기 ESS의 최소 전압을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법.The method of claim 7,
Wherein the taps of the isolation transformer are determined based on a maximum voltage of the ESS and a minimum voltage of the ESS.
적어도 하나이상의 양방향 DC/DC 컨버터를 통하여 상기 절연 트랜스포머의 제 1 단 및 상기 제 1 단과 대향되는 제 2 단에서의 전압을 조절하는 단계;를 더 포함하는, 계통 연계형 시스템에서의 고효율 배터리 충방전 방법.The method of claim 7,
And adjusting a voltage at a first end of the isolation transformer and at a second end opposite the first end through at least one bi-directional DC / DC converter. Way.
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