KR101818969B1 - hot swapping apparatus between grid power and battery system - Google Patents

hot swapping apparatus between grid power and battery system Download PDF

Info

Publication number
KR101818969B1
KR101818969B1 KR1020160119079A KR20160119079A KR101818969B1 KR 101818969 B1 KR101818969 B1 KR 101818969B1 KR 1020160119079 A KR1020160119079 A KR 1020160119079A KR 20160119079 A KR20160119079 A KR 20160119079A KR 101818969 B1 KR101818969 B1 KR 101818969B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
smps
relay
storage system
output
Prior art date
Application number
KR1020160119079A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정태훈
최형석
Original Assignee
주식회사 티팩토리
최형석
정태훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티팩토리, 최형석, 정태훈 filed Critical 주식회사 티팩토리
Priority to KR1020160119079A priority Critical patent/KR101818969B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101818969B1 publication Critical patent/KR101818969B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • G01R31/3606—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14—Energy storage units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

According to the present invention, disclosed is a hot swap apparatus between a grid power source and an energy storage system to supply power to a load (1) in an uninterruptible state from the energy storage system composed of the grid power source, a battery energy storage system (BESS), and a power condition system (PCS) for changing to charge the grid power source in the BESS or controlling to discharge electricity charged in the BESS.

Description

그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑 장치{hot swapping apparatus between grid power and battery system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot-swapping apparatus between a grid power supply and an energy storage system,

본 발명은 그리드 전원(grid power source)과, PCS(Power Condition System)와 BESS(Battery Energy Storage System)로 이루어진 에너지 저장 시스템, 부하가 연계되어 이루어진 전력계통에서 PCS 또는 BESS의 고장을 검출하고, 고장시에 핫 스왑(hot swap)시킬 수 있도록 한 핫 스왑 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system comprising a grid power source, a power condition system (PCS) and a battery energy storage system (BESS), a power system having a load connected thereto, Swap device to allow hot swapping of the hot swap device.

시스템의 전원이 고장이 발생하는 경우에도 중요한 부하에 연속적으로 전원을 공급하면서 고장부위를 수리하거나 교체할 수 있도록 하는 소위 핫 스왑(hot swap)을 위한 다양한 장치 및 시스템이 강구되고 있으며, 특허 제10-1350608호(발명의 명칭: 전원 모듈 및 이를 갖는 다중 전원 공급 장치) (이하, ‘종래기술’이라 함) 또한 이러한 시스템에 관한 것으로, 전원 모듈의 핫 스왑시 해당하는 전원 모듈의 출력전원의 전압 레벨이 부하에 인가되는 전원의 전압 레벨보다 높으면 소프트 스위칭을 중단하고 전압 지령치를 고정시켜 돌입 전류가 발생하는 현상을 억제할 수 있는 전원 모듈 및 이를 갖는 다중 전원 공급 장치가 개시된다.Various apparatuses and systems for so-called hot swaps have been proposed, which can repair or replace a faulty part while continuously supplying power to an important load even in the event of power failure of the system, (Hereinafter referred to as " prior art ") is also related to such a system. When the power supply module is hot-swapped, the voltage of the output power of the corresponding power module A power supply module capable of suppressing the occurrence of inrush current by interrupting the soft switching and fixing the voltage command value when the level is higher than the voltage level of the power supply applied to the load, and a multiple power supply device having the power supply module.

그러나 이러한 종래기술에서는 태양광 또는 그리드 전원으로부터 충전된 배터리 전원부(ESS)와 그리드 전원으로부터 전원을 공급받는 부하에 대한 고려 없이 단순히 하나의 그리드 전원(계통 AC전원)으로부터 전원이 분할되는 다중 전원공급장치들로 이루어져 있어 서로 다른 시스템, 즉 그리드와 배터리 전원부 사이에서 전원을 공급받는 부하의 핫 스왑핑에 대하여 적용할 수 없다.However, in this conventional technique, a plurality of power supply units (not shown) are simply powered from one grid power supply (grid AC power supply) without consideration of the battery power supply unit (ESS) charged from the solar or grid power supply and the load supplied from the grid power supply And thus can not be applied to hot swapping of a load that is supplied between different systems, that is, a grid and a battery power source.

특히 배터리 전원부의 전원을 부하에 공급하기 위하여 배터리 전원을 변환시키는 PCS에 고장이 발생한 경우에는 부하에 전원을 중단시킨 상태에서 교체작업이 이루어져야 한다.In particular, if a failure occurs in the PCS that converts the battery power to supply the power of the battery power source to the load, the replacement operation must be performed while the power to the load is interrupted.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 그리드 전원(grid power source) 또는 에너지 저장 시스템으로부터 중요 부하에 전원을 공급하는 시스템에서, 에너지 저장 시스템의 PCS에 결함이 발생하는 경우에 PCS를 무정전 상태에서 교체할 수 있도록 하는 핫 스왓핑(hot swapping)을 달성하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a system for supplying power from a grid power source or an energy storage system to an important load, So as to achieve hot swapping that allows replacement in an uninterrupted state.

또한 본 발명은 그리드 전원 및 그리드 전원으로부터 충전되는 에너지 저장 시스템으로부터 출력되는 전원이 핫 스왑 제어부에 상시 공급되도록 함으로써 회로를 단순화시키면서도 홧 스왑핑에 대한 신뢰성을 높이도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention is intended to increase the reliability of swapping while simplifying the circuit by supplying the power output from the energy storage system charged from the grid power source and the grid power supply to the hot swap controller at all times.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 그리드(GRID) 전원과, 상기 그리드 전원을 충전시켜 부하(1)에 공급하는 BESS(Battery Energy Storage System)와 상기 BESS에 전원을 충방전시키는 전력조절장치(Power Condition System: PCS)로 이루어진 에너지 저장 시스템(30)으로 이루어진 전력계통에서 상기 PCS의 고장시에 상기 부하(1)에 전원을 공급하면서 상기 PCS를 교체하는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑(hot swap) 장치에 있어서; 상기 그리드 전원과 상기 부하(1) 사이에 설치되는 제2 릴레이; 상기 에너지 저장 시스템과 상기 부하(1) 사이에 설치되며 상기 제2 릴레이와 반대로 동작하는 제3 릴레이; 상기 그리드 전원에 연결되는 제1 SMPS(SMPS1); 상기 에너지 저장 시스템과 연결되는 제2 SMPS(SMPS2); 상기 제1 SMPS와 상기 제2 SMPS로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되며, 상기 제1 SMPS와 상기 제2 SMPS로부터 출력 전원의 존재여부에 의하여 상기 제2 릴레이, 상기 제3 릴레이를 연결/차단 하도록 하는 스왑 제어부를 포함하는 것이다.The above and other objects of the present invention are achieved by a power supply system including a grid power supply, a battery energy storage system (BESS) for charging the grid power supply to the load, A power supply system consisting of an energy storage system 30 consisting of a PCS and a Condition System (PCS), a grid power supply for supplying power to the load 1 while replacing the PCS and a hot swap swap device; A second relay installed between the grid power source and the load (1); A third relay installed between the energy storage system and the load (1) and operating in opposition to the second relay; A first SMPS (SMPS1) connected to the grid power source; A second SMPS (SMPS2) coupled to the energy storage system; Wherein the first and second SMPSs are driven by a power source output from the first SMPS and the second SMPS, and the second relay and the third relay are connected / disconnected by the presence of the output power from the first SMPS and the second SMPS Swap control unit.

또한 본 발명에서 상기 스왑 제어부는 상기 제1 SMPS의 출력단에 연결된 입력단(14)과 상기 제2 SMPS의 출력단에 연결된 입력단(15)이 구비되고, 입력단들(14), (15)에 입력되는 전압상태에 따라서 그리드 전원 상태와 에너지 저장 시스템의 전원 상태를 판별하는 상태판정모듈이 설치되는 것이 바람직하다.In the present invention, the swap control unit includes an input terminal 14 connected to the output terminal of the first SMPS and an input terminal 15 connected to the output terminal of the second SMPS. The input terminal 14, It is preferable to provide a status determination module for determining the grid power status and the power status of the energy storage system according to the status.

또한 본 발명에서 상기 스왑 제어부에는 전원 입력단(20)이 설치되고, 상기 제1 SMPS와 상기 전원 입력단(20) 사이에는 역류방지용 다이오드(D1)가 설치되고, 상기 제2 SMPS와 상기 전원 입력단(20) 사이에는 역류방지용 다이오드(D2)가 설치되는 것이다.In the present invention, the swap control unit is provided with a power input terminal 20, a reverse current prevention diode D1 is installed between the first SMPS and the power input terminal 20, and the second SMPS and the power input terminal 20 A reverse current prevention diode D2 is provided.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 그리드(GRID) 전원과, 상기 그리드 전원을 부하(1)에 출력시키거나 상기 그리드 전원을 에너지 저장 시스템 내의 BESS(Battery Energy Storage System)에 충전시커나, 상기 BESS의 충전전원을 상기 부하(1)에 출력시키는 상기 에너지 저장 시스템 내의 전력조절장치(Power Condition System: PCS)를 포함함으로써 상기 부하(1)에 전원을 무정전 상태로 공급하기 위한 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑(hot swap) 장치에 있어서; 상기 그리드 전원과 상기 PCS 사이에 연결되는 제4 릴레이(R11); 상기 PCS의 전원 출력단과 상기 부하(1) 사이에 연결되며 제4 릴레이(R11)와 동기되어 동작하는 제5 릴레이(R21); 상기 그리드 전원과 상기 부하(1) 사이에 연결되며 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)와 반대로 동작하는 제6 릴레이(R31); 상기 그리드 전원에 연결되는 제1 SMPS(SMPS1); 상기 PCS 전원 출력단에 연결되는 제2 SMPS2(SMPS2); 상기 제1 SMPS의 출력과 상기 제2 SMPS의 출력이 존재할 때 상기 제4 , 5 릴레이(R11), (R21)를 연결상태로 하며, 상기 제6 릴레이를 차단상태로 하고, 상기 제2 SMPS의 출력이 없을 때 상기 제6 릴레이를 연결로 전화시키며, 상기 제4 , 5 릴레이(R11), (R21)를 차단상태로 전환시키는 스왑 제어부(50)를 포함하는 것이다.Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a power supply system including a GRID power supply, a grid charger for outputting the grid power to the load (1), charging the grid power supply to a battery energy storage system (BESS) And a power condition system (PCS) in the energy storage system for outputting a charge power to the load (1), whereby a grid power supply for supplying power to the load (1) in an uninterruptible state and an energy storage system A hot swap device comprising: A fourth relay (R11) connected between the grid power source and the PCS; A fifth relay (R21) connected between the power output terminal of the PCS and the load (1) and operated in synchronization with the fourth relay (R11); A sixth relay R31 connected between the grid power source and the load 1 and operated in opposition to the fourth relay R11 and the fifth relay R21; A first SMPS (SMPS1) connected to the grid power source; A second SMPS 2 connected to the PCS power output stage; And the fourth and fifth relays R11 and R21 are connected when the output of the first SMPS and the output of the second SMPS are present and the sixth relay is turned off, And a swap control unit 50 for switching the sixth and fourth relays R11 and R21 to the disconnected state when there is no output.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 부하에 전원을 공급하는 그리드 전원과 PCS, BESS로 이루어지는 에너지 저장 시스템의 전력계통에서 PCS가 정상적인 전원을 출력시키지 않는 경우에 그리드 전원을 부하에 공급하도록 하고, PCS를 교체할 수 있도록 함으로써 전력품질에 대한 신뢰성을 높이면서 핫 스왑을 달성할 수 있다.According to the present invention having the solution and the solution, the grid power is supplied to the load when the PCS does not output the normal power in the power system of the energy storage system including the grid power supply for supplying the load and the PCS and BESS And hot swapping can be achieved while increasing the reliability of the power quality by allowing the PCS to be replaced.

또한 본 발명에서 핫 스왑 제어부는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템으로부터 상태판정 신호를 공급받을 뿐만 아니라 구동전원을 공급받음으로써 별도의 전원 회로를 구비할 필요가 없기 때문에 간단한 회로로 구성될 수 있다.Also, in the present invention, the hot swap controller receives a status determination signal from the grid power supply and the energy storage system, and receives the driving power, so that it is not necessary to provide a separate power supply circuit.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 스왑 제어부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 회로 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a block diagram for explaining the configuration of the swap control unit of the present invention.
3 is a circuit block diagram for explaining another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체적인 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention. FIG.

도 1에 도시된 부하(1)에는 그리드(GRID) 전원과 에너지 저장 시스템(30)이 병렬로 연결되고, 그리드 전원은 에너지 저장 시스템(30)의 PCS에서 직류로 변환되어 BESS에 저장되거나 부하(1)에 공급되고, BESS에 저장된 전원은 PCS에서 교류로 변환되어 부하(1)에 공급된다.1 is connected in parallel with a grid power source and an energy storage system 30 and the grid power is converted from a PCS of the energy storage system 30 to a DC to be stored in the BESS, 1, and the power stored in the BESS is converted into AC from the PCS and supplied to the load 1.

또한 그리드와 에너지 저장 시스템(30) 사이에는 서킷 브레이크(MCCB)와 제1릴레이(R1)가 연결된다. 이때 그리드는 풍력발전, 태양광발전을 포함하는 발전소와 연계된 계통전원을 의미하고 에너지 저장 시스템(30)은 에너지 저장장치인 BESS(Battery Energy Storage System)와, BESS에 그리드 전원을 충전시키거나, BESS로부터 부하(1)에 전원을 방전시키고, DC변환, AC변환, 위상조정 등을 수행하는 전력조절장치(Power Condition System: PCS)로 이루어진다. 이때 제1릴레이(R1)는 계통의 전체적인 제어를 담당하는 미도시된 에너지 관리 시스템에 의하여 연결 또는 차단이 제어된다. 또한 에너지 관리 시스템은 PCS의 입력단(16)을 통하여 충방전 상태를 제어한다.Further, a circuit break (MCCB) and a first relay (R1) are connected between the grid and the energy storage system (30). In this case, the grid means a grid power source connected to a power plant including wind power generation and solar power generation, and the energy storage system 30 includes a battery energy storage system (BESS), an energy storage device, And a power condition system (PCS) that discharges power from the BESS to the load 1 and performs DC conversion, AC conversion, and phase adjustment. At this time, the first relay (R1) is controlled to be connected or disconnected by an energy management system (not shown) which is responsible for overall control of the system. The energy management system also controls the charging / discharging state through the input terminal 16 of the PCS.

그리드 전원은 PCS에 의하여 직류전류로 변환되어 에너지 저장 시스템(30)의 BESS에 충전되고, BESS의 충전전원은 PCS에 의하여 교류전원으로 변환되어 출력선①을 통하여 부하(1)에 공급된다. 또한 PCS는 후술되는 핫 스왑 제어부(10)의 출력단16과 연결되고, 출력단16으로부터 PCS의 출력상태는 핫 스왑 제어부(10)에 입력된다.The grid power is converted into a DC current by the PCS and charged into the BESS of the energy storage system 30. The charging power of the BESS is converted to AC power by the PCS and supplied to the load 1 through the output line 1. The PCS is connected to the output terminal 16 of the hot swap control unit 10 to be described later, and the output state of the PCS is inputted to the hot swap control unit 10 from the output terminal 16.

또한 본 발명의 핫 스왑장치는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템(30)의 전원이 활성화되어 있는지를 검출하고, 그리드 전원과 에너지 저장 시스템(30)의 전원에 의하여 동작하는 스왑 제어부(10)를 포함하고, 스왑 제어부(10)와 에너지 저장 시스템(30)의 출력선① 사이에는 스왑 제어부(10)의 전원 및 신호를 공급하기 위한 SMPS2와 역류방지용 다이오드(D2)가 직렬 연결되며, 그리드 출력선②와 스왑 제어부(10) 사이에는 스왑 제어부(10)의 전원 및 신호를 공급하기 위한 SMPS1와 역류방지용 다이오드(D1)가 직렬 연결된다.The hot swap apparatus of the present invention includes a swap control unit 10 that detects whether the grid power source and the power source of the energy storage system 30 are activated and operates by the grid power source and the power source of the energy storage system 30 A SMPS 2 for supplying a power and a signal of the swap control unit 10 and a reverse current prevention diode D2 are connected in series between the swap control unit 10 and the output line 1 of the energy storage system 30, Between the swap control unit 10, the SMPS 1 for supplying the power and signals of the swap control unit 10 and the backflow prevention diode D1 are connected in series.

또한 그리드 출력선②에는 부하(1)에 전원을 연결/차단하도록 하는 제2릴레이(R2)가 설치되고, 배터리 시스템의 출력선①에는 부하(1)에 전원을 연결/차단하도록 하는 제3릴레이(R3)가 설치되며, 제2릴레이, 제3릴레이는 스왑 제어부(10)의 제어에 의하여 동작되게 된다.A second relay (R2) for connecting / disconnecting power to / from the load (1) is provided on the grid output line (2), and a third relay And the second relay and the third relay are operated under the control of the swap control unit 10. [

또한 스왑 제어부(10)의 입력단(14)은 SMPS1과 역류방지용 다이오드(D1) 사이로부터 인출되고, 입력단(15)은 SMPS2와 역류방지용 다이오드(D2) 사이로부터 인출되며, 역류방지용 다이오드(D1), (D2)의 캐소오드는 스왑 제어부(10)의 전원 입력단(20)과 공통 연결된다.The input terminal 14 of the swap control unit 10 is drawn out from between the SMPS 1 and the reverse current prevention diode D1 and the input terminal 15 is drawn out from between the SMPS 2 and the reverse current prevention diode D2. The reverse current prevention diode D1, (D2) are commonly connected to the power input terminal 20 of the swap control unit 10. [

도 2는 본 발명의 스왑 제어부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining the configuration of the swap control unit of the present invention.

역류방지용 다이오드(D1), (D2)는 SMPS1, SMPS2로부터 출력된 전원을 정류시켜 전원입력단(20)에 입력시켜 스왑 제어부(10)에 동작전원을 공급한다.The backflow prevention diodes D1 and D2 rectify the power output from the SMPS1 and SMPS2 and input the power to the power input terminal 20 to supply the operating power to the swap control unit 10. [

또한 스왑 제어부(10)는 연결된 제어대상들을 제어하며, 내부 O.S를 담당하는 제어모듈(11)과, SMPS1과 역류방지용 다이오드(D1) 사이의 접점과 연결되어 SMPS1의 출력이 입력되는 입력단(14)과, SMPS2와 역류방지용 다이오드(D2)사이의 접점과 연결되어 SMPS2의 출력이 입력되는 입력단(15)의 상태에 따라서 전원 입력상태를 판정하는 상태판정모듈(12), 상태판정모듈(12)의 발생신호에 따라서 제2 릴레이(R2)와 연결된 출력단(32)에 구동신호를 출력시키거나 제3릴레이(R3)와 연결된 출력단(33)에 구동신호를 출력시키며, 출력단(16)에 PCS 방전구동신호를 출력시키는 릴레이 구동모듈(13)을 포함한다.The swap control unit 10 controls the connected control objects and includes a control module 11 for controlling an internal OS and an input terminal 14 connected to a contact point between the SMPS 1 and the backflow prevention diode D1 to receive the output of the SMPS 1, A state determination module 12 that is connected to a contact point between the SMPS 2 and the backflow prevention diode D2 to determine the power input state according to the state of the input terminal 15 to which the output of the SMPS 2 is input, And outputs a driving signal to the output terminal 32 connected to the second relay R2 or outputs a driving signal to the output terminal 33 connected to the third relay R3 in accordance with the generated signal, And a relay driving module 13 for outputting a signal.

이때 릴레이 구동모듈(13)은 출력단(32), (33)들로부터 동시에 구동신호가 출력되지 않도록 배타적 논리합(exclusive XOR, OR)장치를 채용함으로써 출력단(32), (33) 중 하나로부터만이 릴레이 구동신호가 출력되도록 한다. At this time, the relay driving module 13 adopts an exclusive XOR (OR) device so as not to simultaneously output driving signals from the output stages 32 and 33, so that only the output signals from the output stages 32 and 33 So that the relay driving signal is outputted.

이하, 본 발명의 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

그리드 전원이 고장나지 않고 정상적인 전원이 공급되고 있는 상태라면 SMPS2에 전원이 입력되는 상태로 입력단(15)에는 전원 활성화 상태인 “온”상태를 유지한다.If the grid power is not broken and the normal power is being supplied, the SMPS 2 is supplied with power, and the input terminal 15 maintains the power-on state of " on ".

외부 에너지 관리시스템으로부터 입력단자 16을 통해서 PCS와 스왑 제어부(16)에 입력되게 되면, 제어모듈(11)은 릴레이구동모듈(13)에 출력단32에 “오프”신호를 출력시켜 제2릴레이(R2)를 차단시키고, 출력단33에 “온”신호를 출력시켜 제3릴레이(R3)를 연결시킨다. 이와 같은 상태에서는 에너지 저장시스템(30)의 전원이 부하(1)에 공급되게 되고, 그리드 전원은 더 이상 부하에 공급되지 않는 상태를 이루게 된다. 이때, 입력단(14), (15)은 모두 “온”상태를 유지하게 된다. 그러나 PCS가 고장 등의 원인으로 더 이상 동작하지 않게 되는 경우에는 SMPS2에 전원이 입력되지 않기 때문에 입력단(15)은 SMPS2로부터 전원이 출력되지 않는 “오프”상태로 되고, 상태판정모듈(12)에서 판정되는 입력상태는 입력단(14)은 “온”입력단(15)는 “오프”상태로 되고, 이러한 상태는 릴레이 구동모듈(13)로 하여금 출력단(32)을 “오프”상태, 출력단(33)을 “온”상태로 전환시켜 결국 제2 릴레이(R2)를 연결, 제3 릴레이(R3)를 차단시킴으로써 PCS를 계통으로부터 분리시킴으로써 홧- 스왑핑 작업이 이루어지도록 한다.The control module 11 outputs an " off " signal to the output terminal 32 to the relay driving module 13 to output the second relay R2 And outputs an " on " signal to the output terminal 33 to connect the third relay R3. In this state, the power source of the energy storage system 30 is supplied to the load 1, and the grid power source is no longer supplied to the load. At this time, the input terminals 14 and 15 are all kept in the " on " state. However, when the PCS is no longer operated due to a failure or the like, the power supply is not inputted to the SMPS 2, so that the input terminal 15 is in the " off " state where no power is outputted from the SMPS 2, The input terminal 14 is judged to be in the OFF state and the input terminal 14 is in the OFF state in the ON state so that the relay driving module 13 allows the output terminal 32 to be in the & Swapping operation is performed by disconnecting the PCS from the system by switching the second relay (R2) to the " on " state and finally closing the third relay (R3).

또한 상시적으로 SMPS2의 전원이 역류방지용 다이오드(D2)로부터 출력되어 전원 입력단(20)에 입력되기 때문에 스왑 제어부(10)에는 별도의 전원이 필요 없기 때문에 간단한 회로구성을 이룰 수 있다. Since the power of the SMPS 2 is always output from the reverse current prevention diode D2 and is input to the power input terminal 20, the swap control unit 10 does not require a separate power supply, so that a simple circuit configuration can be achieved.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 회로 블록도이다.3 is a circuit block diagram for explaining another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 실시예는 부하(1)에 그리드 전원과 에너지 저장 시스템(30)의 전원이 직렬로 연결되어 있는 시스템으로, 도 1의 시스템과 동일한 부품에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.In the embodiment shown in FIG. 3, the grid 1 and the power supply of the energy storage system 30 are connected in series to the load 1, and the same reference numerals are used for the same components as in the system of FIG. 1, It will be omitted.

도 3에서 그리드 전원(GRID)은 서킷 차단기(MCCB)와 제4 릴레이(R11)를 거쳐 에너지 저장 시스템(30)의 PCS에 전원을 입력시켜 BESS를 충전시키고, BESS의 충전전류는 PCS에서 그리드 전압과 동일 전압으로 변환되고, PCS의 출력단에 연결된 제5릴레이(R21)를 거쳐 부하(1)에 전원을 공급한다. 이때 제4 릴레이(R11)와 제5 릴레이(R21)는 동기(synchronous)되어 있어 두 개의 릴레이는 같이 연결상태로 되거나 같이 차단된 상태를 유지하게 된다. 또한 그리드 전원은 제4 릴레이(R11)와 제5 릴레이(R21)와 반대로 동작하는 제6 릴레이(R31)를 거쳐서 부하(1)에 연결되어 전원을 공급한다.3, the grid power source GRID charges the BESS by inputting power to the PCS of the energy storage system 30 via the circuit breaker MCCB and the fourth relay R11, and the charging current of the BESS is supplied to the grid voltage And supplies power to the load 1 via the fifth relay R21 connected to the output terminal of the PCS. At this time, the fourth relay R11 and the fifth relay R21 are synchronous, so that the two relays are kept in a connected state or blocked. Further, the grid power source is connected to the load 1 via the sixth relay R31, which operates inversely to the fourth relay R11 and the fifth relay R21, to supply power.

또한 그리드 전원은 SMPS1에 입력되고, SMPS1의 출력은 역류방지용 다이오드(D1)를 거쳐 스왑 제어부(50)의 전원 입력단(20)에 입력되고, 마찬가지로 PCS의 방전출력은 SMPS2에 입력되고, SMPS2의 출력은 역류방지용 다이오드(D2)를 거쳐 스왑 제어부(50)의 전원 입력단(20)에 입력되어 무정전 상태로 스왑 제어부(50)를 활성화시킨다. 또한 SMPS1의 출력은 스왑 제어부(50)의 입력단(51)에 입력되어 SMPS1의 출력상태를 입력시키고, SMPS2의 출력은 스왑 제어부(50)의 입력단(52)에 입력되어 SMPS2의 출력상태를 입력시킨다.The grid power is input to the SMPS 1 and the output of the SMPS 1 is input to the power input terminal 20 of the swap control unit 50 via the backflow prevention diode D 1 and similarly the discharge output of the PCS is input to the SMPS 2, Is inputted to the power input terminal 20 of the swap control unit 50 through the reverse current prevention diode D2 to activate the swap control unit 50 in the uninterrupted state. The output of the SMPS 1 is input to the input terminal 51 of the swap control unit 50 to input the output state of the SMPS 1 and the output of the SMPS 2 is input to the input terminal 52 of the swap control unit 50 to input the output state of the SMPS 2 .

PCS가 정상적으로 동작하게 되는 상태에서는 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)가 연결된 상태, 제6 릴레이(R31) 차단된 상태로서 그리드 전원 또는 에너지 저장 시스템(30)의 전원이 PCS로부터 출력되어 부하(1)에 전원을 공급하게 된다.The fourth relay R11 and the fifth relay R21 are connected to each other and the sixth relay R31 is disconnected from the power supply of the grid storage or the energy storage system 30 from the PCS Thereby supplying power to the load 1.

또한 이러한 상태에서는 SMPS1과 SMPS2가 활성화되어 있어 스왑제어부(50)에는 역류방지용 다이오드(D1), (D2)를 통하여 전원 입력단(20)에 전원이 입력되는 한편 입력단(51), (52)에 입력신호가 입력되게 됨으로써 출력단(61)에서는 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)를 연결시키는 신호를 출력시키고, 출력단(62)에서는 제6 릴레이(R31)를 차단시키는 신호를 출력시킨다.In this state, the SMPS 1 and the SMPS 2 are activated, so that the power is input to the power input terminal 20 through the diodes D1 and D2 to the swap control unit 50 while the power is inputted to the input terminals 51 and 52 A signal for connecting the fourth relay R11 and the fifth relay R21 is outputted at the output terminal 61 and a signal for interrupting the sixth relay R31 is outputted at the output terminal 62. [

이와 같은 상태에서 PCS에서 이상이 발생하게 되어 더 이상 정상적으로 출력을 발생시키지 못하게 되는 경우에는 SMPS2에는 비활성화되게 되어 전원을 역류방지용 다이오드(D2)에 공급하지 못하게 되고, 입력단(52)에도 신호가 입력되지 않게 된다. 이와 같은 상태에서 스왑 제어부(50)는 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)를 구동시키는 출력단(61)에 구동신호를 차단하고, 제6 릴레이(R31)를 구동시키는 출력단(62)에 구동신호를 공급하게 된다.If an abnormality occurs in the PCS in this state and the output is no longer generated normally, the SMPS 2 is inactivated to supply power to the reverse-current prevention diode D2, and a signal is also input to the input terminal 52 . In this state, the swap control unit 50 interrupts the driving signal to the output terminal 61 for driving the fourth relay R11 and the fifth relay R21 and outputs the output terminal 62 for driving the sixth relay R31, As shown in FIG.

이와 같이 제6 릴레이(R31)이 연결되고, 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)가 차단되게 되면 그리드 전원이 더 이상 PCS를 거쳐 부하에 출력되지 않고, 제6 릴레이(R31)를 거쳐 직접 부하(1)에 공급되게 되고, 이러한 상태에서 에너지 저장 시스템(30), 특히 PCS는 계통과 분리되기 때문에 자유롭게 교체 수리할 수 있다. When the sixth relay R31 is connected and the fourth relay R11 and the fifth relay R21 are shut off as described above, the grid power is no longer output to the load through the PCS, and the sixth relay R31 So that the energy storage system 30, particularly the PCS, can be freely replaced and repaired since it is separated from the system.

이와 같이 PCS가 고장이 발생하는 경우에도 핫 스왑핑 상태에서 부하(1)에 연속적으로 전원을 공급할 수 있다.In this way, even when the failure occurs in the PCS, the power supply can be continuously supplied to the load 1 in the hot-swap state.

1: 부하
10, 50: 스왑 제어부
11: 제어모듈
12: 상태판정모듈
13: 릴레이 구동모듈
14, 15, 51, 52: 입력단
20: 전원 입력단
30: 에너지 저장 시스템1: load
10, 50: Swap control unit
11: Control module
12: status determination module
13: Relay drive module
14, 15, 51, 52:
20: Power input
30: Energy storage system

Claims (5)

그리드(GRID) 전원과, 상기 그리드 전원을 충전시켜 부하(1)에 공급하는 BESS(Battery Energy Storage System)와 상기 BESS에 전원을 충방전시키는 전력조절장치(Power Condition System: PCS)로 이루어진 에너지 저장 시스템(30)으로 이루어지 전력계통에서 상기 PCS의 고장시에 상기 부하(1)에 전원을 공급하면서 상기 PCS를 교체하는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑(hot swap) 장치에 있어서;
상기 그리드 전원과 상기 부하(1) 사이에 설치되는 제2 릴레이;
상기 에너지 저장 시스템과 상기 부하(1) 사이에 설치되며 상기 제2 릴레이와 반대로 동작하는 제3 릴레이;
상기 그리드 전원에 연결되는 제1 SMPS(SMPS1);
상기 에너지 저장 시스템과 연결되는 제2 SMPS(SMPS2);
상기 제1 SMPS와 상기 제2 SMPS로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되며, 상기 제1 SMPS와 상기 제2 SMPS로부터 출력 전원의 존재여부에 의하여 상기 제2 릴레이, 상기 제3 릴레이를 연결/차단 하도록 하는 스왑 제어부를 포함하고,
상기 스왑 제어부는
상기 제1 SMPS의 출력단에 연결된 입력단(14)과 상기 제2 SMPS의 출력단에 연결된 입력단(15)이 구비되고, 입력단들(14), (15)에 입력되는 전압상태에 따라서 그리드 전원 상태와 에너지 저장 시스템의 전원 상태를 판별하는 상태판정모듈이 설치되며,
상기 스왑 제어부에는 전원 입력단(20)이 설치되고, 상기 제1 SMPS와 상기 전원 입력단(20) 사이에는 역류방지용 다이오드(D1)이 설치되고, 상기 제2 SMPS와 상기 전원 입력단(20) 사이에는 역류방지용 다이오드(D2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑 장치. And a power condition system (PCS) for charging / discharging the power to the BESS, a power storage system (BUS) for charging the grid 1, 1. A hot swap device for a grid power supply and energy storage system comprising a system (30) for replacing a PCS while supplying power to the load (1) in the event of a failure of the PCS in a power system;
A second relay installed between the grid power source and the load (1);
A third relay installed between the energy storage system and the load (1) and operating in opposition to the second relay;
A first SMPS (SMPS1) connected to the grid power source;
A second SMPS (SMPS2) coupled to the energy storage system;
Wherein the first and second SMPSs are driven by a power source output from the first SMPS and the second SMPS, and the second relay and the third relay are connected / disconnected by the presence of the output power from the first SMPS and the second SMPS A swap control unit,
The swap control unit
And an input terminal 14 connected to the output terminal of the first SMPS and an input terminal 15 connected to the output terminal of the second SMPS are provided and the grid power state and energy according to the voltage state input to the input terminals 14, A status determination module for determining a power status of the storage system is installed,
The swap control unit is provided with a power input terminal 20. A reverse current prevention diode D1 is installed between the first SMPS and the power input terminal 20 and a reverse current prevention diode D1 is connected between the second SMPS and the power input terminal 20. [ And a diode (D2) for preventing the grid is installed. 삭제delete 삭제delete 그리드(GRID) 전원과, 상기 그리드 전원을 부하(1)에 출력시키거나 상기 그리드 전원을 에너지 저장 시스템 내의 BESS(Battery Energy Storage System)에 충전시키거나, 상기 BESS의 충전전원을 상기 부하(1)에 출력시키는 상기 에너지 저장 시스템 내의 전력조절장치(Power Condition System: PCS)를 포함함으로써 상기 부하(1)에 전원을 무정전 상태로 공급하기 위한 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑(hot swap) 장치에 있어서;
상기 그리드 전원과 상기 PCS 사이에 연결되는 제4 릴레이(R11);
상기 PCS의 전원 출력단과 상기 부하(1) 사이에 연결되며 제4 릴레이(R11)와 동기되어 동작하는 제5 릴레이(R21);
상기 그리드 전원과 상기 부하(1) 사이에 연결되며 제4 릴레이(R11), 제5 릴레이(R21)와 반대로 동작하는 제6 릴레이(R31);
상기 그리드 전원에 연결되는 제1 SMPS(SMPS1);
상기 PCS 전원 출력단에 연결되는 제2 SMPS2(SMPS2);
상기 제1 SMPS의 출력과 상기 제2 SMPS의 출력이 존재할 때 상기 제4 , 5 릴레이(R11), (R21)를 연결상태로 하며, 상기 제6 릴레이를 차단상태로 하고, 상기 제2 SMPS의 출력이 없을 때 상기 제6 릴레이를 연결로 전환시키며, 상기 제4 , 5 릴레이(R11), (R21)를 차단상태로 전환시키는 스왑 제어부(50)를 포함하며,
상기 제1 SMPS의 출력과 상기 제2 SMPS의 출력은 역류방지용 다이오드(D1), (D2)에 의하여 각각 정류된 후 상기 스왑 제어부(50)의 전원 입력단에 입력되는 것을 특징으로 하는 그리드 전원과 에너지 저장 시스템의 핫 스왑(hot swap) 장치.A grid power source, a grid power source for outputting the power to the load 1, or charging the grid power source to a battery energy storage system (BESS) in the energy storage system, And a power condition system (PCS) in the energy storage system for supplying power to the load 1 in an uninterruptible state and a hot swap device of the energy storage system ;
A fourth relay (R11) connected between the grid power source and the PCS;
A fifth relay (R21) connected between the power output terminal of the PCS and the load (1) and operated in synchronization with the fourth relay (R11);
A sixth relay R31 connected between the grid power source and the load 1 and operated in opposition to the fourth relay R11 and the fifth relay R21;
A first SMPS (SMPS1) connected to the grid power source;
A second SMPS 2 connected to the PCS power output stage;
And the fourth and fifth relays R11 and R21 are connected when the output of the first SMPS and the output of the second SMPS are present and the sixth relay is turned off, And a swap control unit 50 for switching the sixth relay to the connection when there is no output and switching the fourth and fifth relays R11 and R21 to the blocking state,
The output of the first SMPS and the output of the second SMPS are respectively rectified by the backflow prevention diodes D1 and D2 and then input to the power input terminal of the swap control unit 50. [ A hot swap device in the storage system. 삭제delete
KR1020160119079A 2016-09-19 2016-09-19 hot swapping apparatus between grid power and battery system KR101818969B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160119079A KR101818969B1 (en) 2016-09-19 2016-09-19 hot swapping apparatus between grid power and battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160119079A KR101818969B1 (en) 2016-09-19 2016-09-19 hot swapping apparatus between grid power and battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101818969B1 true KR101818969B1 (en) 2018-01-16

Family

ID=61066923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160119079A KR101818969B1 (en) 2016-09-19 2016-09-19 hot swapping apparatus between grid power and battery system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101818969B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102381475B1 (en) 2021-08-26 2022-04-01 (주)서울전원시스템 Technology of Load Share of DC Power Supply at Hot-Swap/Plug
CN114563729A (en) * 2022-04-27 2022-05-31 浙江浙能能源服务有限公司 Quick positioning and replacing device for power failure of PCR detector

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397423B1 (en) * 2013-09-13 2014-05-20 (주) 다산하이테크 Power supply apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397423B1 (en) * 2013-09-13 2014-05-20 (주) 다산하이테크 Power supply apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102381475B1 (en) 2021-08-26 2022-04-01 (주)서울전원시스템 Technology of Load Share of DC Power Supply at Hot-Swap/Plug
CN114563729A (en) * 2022-04-27 2022-05-31 浙江浙能能源服务有限公司 Quick positioning and replacing device for power failure of PCR detector
CN114563729B (en) * 2022-04-27 2022-07-12 浙江浙能能源服务有限公司 Quick positioning and replacing device for power failure of PCR detector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11073807B2 (en) Method and apparatus for activation and de-activation of power conditioners in distributed resource island systems using low voltage AC
US10700527B2 (en) Power generation system, power conditioner, power control device, power control method, and power control program
EP2342798B1 (en) Emergency power supply apparatus
US9893561B2 (en) Power supply conversion system and method of controlling the same
JP6019614B2 (en) Power storage control device, power storage control device control method, program, and power storage system
US20130119768A1 (en) Power supply having redundant power
WO2010076076A1 (en) Reducing power consumption on devices with multiple power supplies
US10855197B2 (en) Power supply system
US20210328454A1 (en) Power supply device and power supply system
US20090058187A1 (en) Power supply having redundant power
KR101818969B1 (en) hot swapping apparatus between grid power and battery system
KR100986627B1 (en) Duplexing equipment for discharge of each accumulator with which the parallel driving type ups is equipped
US20230050719A1 (en) Persistent dc circuit breaker
JP6599700B2 (en) Grid interconnection device
JPWO2020021925A1 (en) Power system
RU2410816C2 (en) Device for guaranteed power supply to essential loads
JPWO2014024731A1 (en) Interconnection system switching device and power control system
US11469611B2 (en) Power supply system
US11990791B2 (en) Power supply device and power supply system
US20220115902A1 (en) Power supply system
US20220052550A1 (en) Power supply device and power supply system
US11799317B2 (en) Power supply system
WO2017199878A1 (en) Power conversion system for power system interconnection
KR200301007Y1 (en) Uninterruptible power supply
KR101830380B1 (en) Apparatus for Switching Solar Power

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant