KR101845166B1 - Control method of mini solar power generation system and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템은 태양광으로부터 전기 에너지를 생산하는 미니 태양광 발전장치, 수용가의 전력소비형태 분석을 위해서, 계통의 전압, 전류를 측정하고, 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하는 전력 측정장치 및 전력 측정장치에서 계산된 소비전력을 수신하고, 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하고, 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전장치를 제어하는 신호를 송출하는 서버를 포함하고, 미니 태양광 발전장치는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 복수의 태양 전지 모듈이 결합된 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이가 발전하는 직류 전력의 전압을 컨버팅하는 MPPT 컨버터, MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하는 인버터, MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 이용하여 배터리를 충전시키거나 방전시키는 배터리 충방전부, 배터리 충방전부에 의하여 충전되거나 방전되는 배터리, 서버와 네트워크 통신이 가능한 통신부 및 인버터, 배터리 충방전부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A mini solar power generation system according to an embodiment of the present invention is a mini solar power generation apparatus that produces electric energy from solar light. To analyze the power consumption form of a consumer, a voltage and a current of the system are measured, A power measuring device for calculating power consumption by using a current value, and a power measuring device for receiving the calculated power consumption, analyzing the received power consumption to analyze the power consumption pattern, And a server for transmitting a signal for controlling the photovoltaic device, wherein the mini solar photovoltaic device includes a solar cell array to which a plurality of solar cell modules for converting sunlight into electric energy are combined, An MPPT converter to convert the voltage, an inverter to convert the converted DC power from the MPPT converter to AC power, an MPPT converter A battery charging / discharging unit that charges or discharges the battery using the bucked DC power, a battery that is charged or discharged by all of the battery charging units, a communication unit and an inverter capable of network communication with the server, and a control unit that controls the battery charging / discharging unit have.
Description
본 발명은 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하는 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a control method and apparatus for a mini solar power generation system, and more particularly, to a control method and apparatus for a mini solar power generation system in which an inverter command current And a method for controlling the same.
현재까지의 산업 발전은 주로 화석 에너지의 소비로 인한 산업, 기술 발전으로 인한 것으로, 전 세계 각국에서 산성비, 대기오염 등의 여러 가지 환경문제를 야기시키고 있다. 따라서, 세계 각국은 이에 대한 해결 방안으로 무공해 신재생 에너지의 개발에 역량을 집중시키고 있는데, 무공해 신재생 에너지 중에서 공해가 전혀 발생하지 않아 청정하고, 기계적인 진동과 소음이 적으며, 무제한의 에너지원이라는 점에서 태양광 발전 시스템이 그 해결책으로 대두되고 있다. Industrial development to date is mainly caused by industrial and technological development due to the consumption of fossil energy, and it causes various environmental problems such as acid rain, air pollution, and so on from all over the world. Therefore, countries around the world are concentrating their efforts on the development of pollution-free new and renewable energy as a solution to this problem. Among pollution-free new and renewable energy, pollution is not generated at all, clean, mechanical vibration and noise are low, The solar power generation system is emerging as a solution.
다만, 태양광 발전 시스템에 의해서도 태양광의 에너지 변환 효율이 높지 않고, 초기 설치 비용이 높기 때문에 비교적 소용량이 필요한 가정용 주택이나 아파트에 적용하기 어려운 문제가 존재하고 있다. However, there is a problem that it is difficult to apply the solar power generation system to a residential house or an apartment where a relatively small capacity is required because the solar energy conversion efficiency is not high and the initial installation cost is high.
즉, 미니 태양광 발전시스템, 기존의 3KW급 가정용 태양광 발전시스템의 설치가 어려운 아파트, 연립주택, 설치 공간이 적은 단독 주택 등을 대상으로 한 소용량(250W~500W) 태양광 발전 시스템에서는 태양을 향한 방향과 층수에 따라 달라지는 일사량의 차이, 예컨대, 낮 시간에 햇빛이 잘 드는 베란다에서는 발전 전력량이 최대가 되나, 그늘이 잘 지는 저층에서는 발전 효율이 낮아지는 등의 발전 전력량의 편차가 심하게 발생하는 문제점이 존재하였다. In a small capacity (250W ~ 500W) photovoltaic power generation system for a mini solar power generation system, an apartment which is difficult to install a conventional 3KW household solar power generation system, a flat house, The difference in the amount of solar radiation differs depending on the direction and the number of floors, for example, in a daytime when the sunlight is good on the veranda, the power generation amount is maximum, but the power generation efficiency is lowered in the low- There was a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하는 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a mini solar power generation system which generates an inverter command current to perform a power conditioning system (PCS) and a demand side management (DSM) A control method of the system and a device therefor.
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템은 태양광으로부터 전기 에너지를 생산하는 미니 태양광 발전장치, 수용가의 전력소비형태 분석을 위해서, 계통의 전압, 전류를 측정하고, 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하는 전력 측정장치 및 전력 측정장치에서 계산된 소비전력을 수신하고, 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하고, 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전장치를 제어하는 신호를 송출하는 서버를 포함하고, 미니 태양광 발전장치는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 복수의 태양 전지 모듈이 결합된 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이가 발전하는 직류 전력의 전압을 컨버팅하는 MPPT 컨버터, MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하는 인버터, MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 이용하여 배터리를 충전시키거나 방전시키는 배터리 충방전부, 배터리 충방전부에 의하여 충전되거나 방전되는 배터리, 서버와 네트워크 통신이 가능한 통신부 및 인버터, 배터리 충방전부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A mini solar power generation system according to an embodiment of the present invention is a mini solar power generation apparatus that produces electric energy from solar light. To analyze the power consumption form of a consumer, a voltage and a current of the system are measured, A power measuring device for calculating power consumption by using a current value, and a power measuring device for receiving the calculated power consumption, analyzing the received power consumption to analyze the power consumption pattern, And a server for transmitting a signal for controlling the photovoltaic device, wherein the mini solar photovoltaic device includes a solar cell array to which a plurality of solar cell modules for converting sunlight into electric energy are combined, An MPPT converter to convert the voltage, an inverter to convert the converted DC power from the MPPT converter to AC power, an MPPT converter A battery charging / discharging unit that charges or discharges the battery using the bucked DC power, a battery that is charged or discharged by all of the battery charging units, a communication unit and an inverter capable of network communication with the server, and a control unit that controls the battery charging / discharging unit have.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성할 수 있다.The controller according to an embodiment of the present invention may generate an inverter command current to perform a power conditioning system (PCS) and a demand side management (DSM) function according to a load condition and a battery condition.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 인버터의 전류가 지령 전류에 따라 추종하도록 하기 위한 PWM 스위칭 패턴을 생성할 수 있다.The controller according to an embodiment of the present invention may generate a PWM switching pattern for allowing the inverter current to follow the command current according to the load condition and the battery condition.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버는 첨두부하 제거(Peak cutting) 또는 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하기 위해서, 일별, 월별, 계절별, 년별로 수용가의 전력소비형태를 분석하고, 분석된 전력소비형태에 따라서 인버터 지령값을 연산하고, 연산된 지령값을 미니 태양광 발전장치로 송신할 수 있다.In order to perform peak cutting or a demand side management (DSM), the server according to an exemplary embodiment of the present invention analyzes power consumption patterns of customers by day, month, season, and year, The inverter command value is calculated in accordance with the consumption mode, and the calculated command value can be transmitted to the mini solar power generation apparatus.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버는 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 제거해야 할 첨두부하를 미리 설정된 시간 주기마다 연산하고, 연산된 첨두부하를 이용하여 인버터 지령전류값을 계산하여 미니 태양광 발전장치로 송신하고, 제어부는 전송받은 인버터 지령값을 미니 태양광 발전 전류와 비교하여, 인버터로 하여금 인버터의 출력 전류가 지령값을 추종하도록 인버터를 제어할 수 있다.The server according to an embodiment of the present invention uses the analyzed power consumption type data for each day, month, season, and year to determine the average load power of the day or the day before, and then calculates a peak load to be removed And calculates the inverter command current value using the calculated peak load and transmits it to the mini solar photovoltaic generator. The controller compares the received inverter command value with the mini solar photovoltaic current so that the inverter sets the inverter output current The inverter can be controlled so as to follow the command value.
본 발명의 일 실시예에 따른 서버는 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 미리 설정된 시간 주기의 부하수요 관리스케줄을 결정하고, 결정된 부하수요 관리스케쥴을 이용하여 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간과 낮은 전력소비 구간을 확인하고, 확인된 소비전력 구간에 따라서 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 계산하여 미니 태양광 발전 장치로 송신하고, 제어부는 전송받은 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 미니 태양광 발전전류와 비교하여, 인버터로 하여금 인버터의 출력 전류가 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 추종하도록 인버터를 제어할 수 있다. The server according to an embodiment of the present invention determines a load demand management schedule of a predetermined time period after determining the average load power of the day or the day using the analyzed power consumption type data per day, month, season, and year The peak load command current value or the load demand command current value is calculated according to the determined power consumption period, and the calculated value of the load demand command current value is calculated according to the determined power consumption period, And the control unit compares the received peak load command current value or the load demand command current value with the mini solar photovoltaic current so as to allow the inverter to determine whether the output current of the inverter exceeds the peak load command current value or the load demand command current The inverter can be controlled to follow the value.
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법은, 계통의 전압, 전류를 측정하고, 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하는 단계, 계산한 소비전력을 서버로 송신하는 단계, 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하는 단계, 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전 장치를 제어하는 신호를 송출하는 단계 및 송출된 신호에 따라서 인버터 지령 전류를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. A method of controlling a mini solar photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention includes steps of measuring voltage and current of a system, calculating power consumption using measured voltage and current values, Analyzing the power consumption type by analyzing the received power consumption, transmitting a signal for controlling the mini solar photovoltaic device in correspondence with the analyzed power consumption type, and outputting the inverter command current according to the transmitted signal And a step of generating the data.
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 지령 전류를 생성하는 단계는 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the inverter command current according to an exemplary embodiment of the present invention may include generating an inverter command current to perform a power conditioning system (PCS) and a demand side management (DSM) function.
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 지령 전류를 생성하는 단계는 인버터의 전류가 지령 전류에 따라 추종하도록 하기 위한 PWM 스위칭 패턴을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of generating the inverter command current according to an embodiment of the present invention may further include generating a PWM switching pattern for causing the inverter current to follow the command current.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.Meanwhile, as an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium on which a program for causing the computer to execute the above-described method may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치에 의하면, 스마트 그리드에 적합한 전력흐름제어를 통하여 전체 전력 최적화를 수행할 수 있다. According to the method and apparatus for controlling a mini solar power generation system according to an embodiment of the present invention, the entire power optimization can be performed through power flow control suitable for a smart grid.
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치에 의하면, 부하수요관리 및 첨두부하 제거 기능을 수행하여, 태양광 발전시스템의 효율을 최적화할 수 있다. According to the control method and apparatus of the mini solar power generation system according to the embodiment of the present invention, the efficiency of the solar power generation system can be optimized by performing the load demand management and the peak load removing function.
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치에 의하면, 실시간 모니터링이 가능하도록 함으로써, 미니 태양광 발전시스템의 감시, 진단, 분석, 처방이 가능한 최적의 에너지 사용 가이드를 제공할 수 있다. According to the control method and apparatus of the mini solar power generation system according to the embodiment of the present invention, by real-time monitoring, it is possible to provide an optimum energy usage guide capable of monitoring, diagnosing, analyzing and prescribing mini solar power generation system .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 미니 태양광 발전장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전장치(100)의 등가회로도를 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드에 따른 벡터도를 나타낸 도면으로, 도 3의 (a)는 PCS 동작 모드의 벡터도, 도 3의 (b)는 DSM 모드에서 방전 모드의 벡터도, 도 3의 (c)는 DSM 모드에서 충전 모드의 벡터도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전장치의 제어 알고리즘 블록도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 측정장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 웹에 기반한 모니터링 개념도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 24시간 동안의 전력소비형태 분석 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a mini solar photovoltaic generation apparatus of a mini solar PV system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a mini solar
FIG. 3 is a diagram showing a vector diagram according to an operation mode according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a vector diagram of a PCS operation mode, FIG. 3B is a vector diagram of a discharge mode Fig. 3 (c) is a diagram showing a vector diagram of the charging mode in the DSM mode.
4 is a block diagram of a control algorithm of a mini solar photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a configuration of a power measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a mini solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a web-based monitoring conceptual diagram of a mini solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph of power consumption form analysis for 24 hours according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart showing a control method of a mini solar photovoltaic generation system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. The terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다. When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software . In addition, when a part is referred to as being "connected" to another part throughout the specification, it includes not only "directly connected" but also "connected with other part in between".
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템(1000)의 미니 태양광 발전장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a mini solar
도 1을 참조하면, 미니 태양광 발전장치는 태양 전지 어레이(10), MPPT 컨버터(20), 인버터(30), 배터리 충방전부(40), 배터리(42), 제어부(60) 및 통신부(60)를 포함할 수 있다. 1, the mini solar power generation apparatus includes a
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 어레이(10)는 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 복수개의 태양 전지 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결한 장치이다. 즉, 태양 전지 어레이(10)는 복수개의 태양 전지 모듈이 직렬 또는 병렬로 연결되어, 흡수한 태양에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정의 전압과 전류를 발생시킬 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 컨버터(20)는 태양 전지 어레이(10)가 발전한 직류 전력의 전압을 컨버팅 할 수 있다. 미니 태양광 발전장치(100)는 소용량 계통 연계형 발전장치로, 태양 전지 어레이(10)가 생산하는 전력의 전압이 작기 때문에, 인버터(30)로 전달하기 위해서는 태양 전지 어레이(10)가 생산, 공급하는 전력의 전압을 승압할 필요가 있다. 따라서, MPPT 컨버터(20)는 태양 전지 어레이(10)가 생산, 공급한 전력을 최대 전력값을 추종하면서(MPPT; Maximum Power Point Tracking), 인버터(30)가 입력받을 수 있는 전압의 크기로 컨버팅할 수 있다. The MPPT (Maximum Power Point Tracking) converter 20 according to an embodiment of the present invention can convert the voltage of the DC power generated by the
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터(30)는 MPPT 컨버터(20)에서 컨버팅된 직류 전력을 부하 또는 계통으로 교류 전력으로 전달하기 위해서, 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅할 수 있다. 즉 수용가에서 전기의 사용은 교류 전력을 사용하므로, 인버터(30)는 MPPT MPPT 컨버터(20)에서 컨버팅된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅할 수 있다. The
또한, 수용가에서 사용되는 전기 기구의 허용 가능한 전력에는 한계가 있으므로, 인버터(30)는 전기 기구의 사용에 손상이 없이 장기간 무리없이 사용할 수 있는 최대전력으로 정격 전력을 정하여 인버팅할 수 있다.In addition, since there is a limit in the allowable electric power of the electric appliance used in the customer, the
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전부(40)는 MPPT 컨버터(20)에서 컨버팅된 직류 전력을 이용하여 배터리(42)에 전기 에너지를 충전하거나, 배터리(42)를 방전시켜 인버터쪽으로 직류 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 수용가에서 즉시 필요한 전력이 태양 전지 어레이(10)가 생산, 공급하고 있는 전력보다 작은 경우에는 인버터(30)를 통하여 수용가로 전기 에너지를 공급함과 동시에, 배터리 충방전부(40)를 이용하여 배터리에 전기 에너지를 충전할 수 있다. 또한, 수용가에서 즉시 필요한 전력이 태양 전지 어레이(10)가 생산, 공급하고 있는 전력보다 큰 경우에는 배터리 충방전부(40)를 이용하여 이미 충전되어 있던 배터리(42)를 방전시켜 필요 전력의 부족분을 공급할 수 있다. The battery charging and
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(42)는 배터리 충방전부(40)의 제어에 의하여 전기 에너지를 충전하거나 방전할 수 있다. 예를 들어, 배터리(42)는 배터리 충방전부(40)의 제어에 따라서, MPPT 컨버터(20)에서 컨버팅된 직류 전력을 전기 에너지의 형태로 저장하거나, 전력 공급을 위해서 인버터쪽으로 전기 에너지를 방전할 수 있다. 여기에서 배터리는 재충전이 가능한 납축전지, 니켈카드뮴 배터리, 니켈수소 배터리 및 리튬이온 배터리 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(50)는 서버(300)와 네트워크 통신이 가능하도록 할 수 있다. 즉, 통신부(50)는 서버(300)가 미니 태양광 발전장치(100)의 상태를 확인할 수 있도록, 미니 태양광 발전장치(100)의 상태 정보값을 서버로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신부(50)는 태양 전지 어레이(10), MPPT 컨버터(20), 인버터(30), 배터리 충방전부(40), 배터리(42)의 상태 정보, 즉 미니 태양광 발전장치(100)에 포함된 각 구성요소의 온도, 전류, 전압값 정보를 서버(300)에 전송할 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(50)는 서버(300)로부터 미니 태양광 발전 장치(100)의 제어 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 서버(300)는 효율적으로 미니 태양광 발전 장치(100)를 운용할 수 있도록, 수용가의 전력소비형태를 분석할 수 있는데, 서버(300)는 분석한 전력소비형태에 따른 미니 태양광 발전 장치(100)의 제어 신호를 통신부(50)를 통하여 제어부(60)로 전송할 수 있다. In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)는 태양 전지 어레이(10)에서 공급한 전기 에너지를 수용가로 공급하기 위해서, 인버터(30) 및 배터리 충방전부(40)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(60)는 수용가의 필요 전력량에 대응하여, 현재 태양 전지 어레이(10)로부터 공급되는 전력, 인버터(30)에 공급될 전력 및 배터리에 충전되거나 방전될 전력을 계산하여, 각각의 전력량에 적합한 제어 조건으로 인버터(30) 및 배터리 충방전부(40)를 제어할 수 있다. The
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)는 기본적으로 계통의 품질 향상을 위하여 PCS(Power conditioning System) 기능을 수행하면서 부하수요관리를 위한 부하분담(DSM; Demand Side Management) 제어를 수행할 수 있다. 즉, 제어부(60)는 부하 조건 및 배터리의 상태에 따라서 PCS와 DSM 모드를 수행하도록 인버터를 제어할 수 있다. 여기에서 DSM 모드는 계통의 최대전력을 감소시키기 위해 부하에 전력을 공급하는 방전 모드와 배터리에 전력을 저장하는 충전 모드로 구분할 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전장치(100)의 등가회로도를 나타낸 도면이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드에 따른 벡터도를 나타낸 도면으로, 도 3의 (a)는 PCS 동작 모드의 벡터도, 도 3의 (b)는 DSM 모드에서 방전 모드의 벡터도, 도 3의 (c)는 DSM 모드에서 충전 모드의 벡터도를 나타낸 도면이다. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a mini solar
도 2를 참조하면, 인버터(30)는 등가회로도에서 AC 전류원으로 해석이 가능하며, 계통 전압(Vg), 부하 전압(VL) 및 인버터 전압(Vc)은 병렬로 연결된 형태로 크기 및 위상이 같으며, 부하 전류(IL)는 계통 전류(Ig)와 인버터 전류(Ic)의 합으로 다음의 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다. 2, the
한편, 계통 전류(Ig)를 유효 및 무효 성분으로 표현하면 다음의 <수학식 2>로 나타낼 수 있다. On the other hand, if the grid current I g is expressed as an effective component and an invalid component, it can be expressed by the following Equation (2).
여기서, 첨자 p는 각 전류의 유효성분, 첨자 q는 각 전류의 무효성분을 나타낸다.Where subscript p denotes the effective component of each current and subscript q denotes the ineffective component of each current.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)의 계통의 품질을 향상시키기 위한 PCS 모드에서는 계통 전류(Ig)는 항상 유효 전류(Igp)만을 공급해야 하므로 계통 전류(Ig)는 부하에서 요구하는 유효전류(ILp = Igp)성분만을 포함하며 인버터 전류 Ic는 부하에서 요구하는 무효전류(ILq = Icq)성분만을 공급하여야 한다. 따라서, 계통 전류는 부하 조건에 관계없이 항상 유효전력성분만을 공급할 수 있으며 다음 <수학식 3>과 같이 계산할 수 있다.Referring to Figure 3, PCS mode, the grid current (I g) to enhance the system quality of Figure 3 (a) is always active current (I gp) only need to supply it grid current (I g) is in the load (I Lp = I gp ) and the inverter current I c should only supply the reactive current (I Lq = I cq ) required by the load. Therefore, the grid current can always be supplied only with the active power regardless of the load condition, and can be calculated as Equation (3).
따라서, 인버터(30)가 계통의 고조파 및 역률 개선을 위하여 PCS 기능을 수행하는데 요구되는 전류 Ic * 는 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다. Therefore, the current I c * required for the
여기서, PL은 부하유효전력을 QL은 부하무효전력을 나타낸다.Where P L is the load effective power and Q L is the load reactive power.
또한, 도 3을 참조하면 도 3의 (b), (c)처럼 DSM 모드에서는 부하조건에 따라 배터리(42)를 이용하여 전력을 공급하거나 저장할 수 있으며, PCS 기능도 동시에 수행할 수 있다. Referring to FIG. 3, in the DSM mode as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), power can be supplied or stored using the
도 3의 (b)의 방전 모드는 배터리(42)의 전력을 방전하는 모드로, 현재 수용가의 필요 전력량이 태양 전지 어레이(10)에서 공급되는 전력량을 초과하는 경우에는 배터리(42)의 전력을 방전하게 되므로, 부하 유효전력성분의 일부를 배터리(42)가 분담할 수 있다. 즉, 첨두부하시에는 방전 모드가 작동하여, 부하 유효전력성분의 일부를 배터리가 분담하기 때문에, 요구되는 계통의 전력(PL-Pbat)을 일정부분 감소시킬 수 있으며 무효전력은 인버터에서 전부 부담하게 된다. 3 (b) is a mode for discharging the electric power of the
도 3의 (c)의 충전 모드는 배터리(42)에 전력을 충전하는 모드로 낮은 부하일 때 계통의 유효전력은 부하 및 배터리에 공급(PL+Pbat)되고 부하의 무효전력은 인버터에서 전부 부담하게 된다. 따라서, PCS 와 DSM 기능을 동시에 수행하는데 요구되는 계통전류 및 인버터 전류는 각각 <수학식 5>와 <수학식 6>으로 계산할 수 있다.The charging mode of FIG. 3 (c) is a mode for charging the
따라서, 제어부(60)는 인버터의 전류를 제어함으로써 계통 전류의 고조파를 상쇄시키고 역률을 항상 1로 유지시킬 수 있으며, 부하조건 및 배터리(42)의 상태에 따라 전력을 공급하거나 저장할 수 있다. Therefore, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전장치(100)의 제어 알고리즘 블록도를 나타낸 도면이다.4 is a block diagram illustrating a control algorithm of the mini
도 4를 참조하면, 도 4의 제어 알고리즘은 부하조건 및 배터리(42)의 상태에 따라 인버터 지령 전류(Ic *)를 생성하여 PCS 와 DSM 기능을 수행하는 계통 제어 알고리즘과 실제 인버터 전류를 지령 전류 Ic *에 따라 추종하도록 PWM 스위칭 패턴을 생성하는 스위칭 제어 알고리즘으로 구분할 수 있다. 도 4의 계통 제어 알고리즘에서 필요한 정보는 계통 전압(Vg)의 위상 및 크기, 부하 조건(Vg, IL)및 배터리의 전력(Vbat, Ibat)이다. 4, the control algorithm of FIG. 4 generates an inverter command current (I c * ) according to the load condition and the state of the
즉, 제어부(60)는 측정된 값을 이용하여 계통의 유효전력을 계산하고 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 <수학식 5>를 이용하여 유효전력 제어를 위한 계통 전류 Ig *를 계산할 수 있다. 또한, 계산된 계통 전류 Ig * 및 측정된 인버터 전류 IL 및 PLL에 의해 계통 전압과 동기화된 위상정보(sinwt*)를 가지고 <수학식 6>을 이용하여 최종적인 인버터 지령 전류 Ic *를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(60)는 부하조건 및 배터리의 상태에 따라서 PCS 와 DSM 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성할 수 있다.That is, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 측정장치(200)의 구성을 나타낸 블록도이다. 5 is a block diagram showing a configuration of a
도 5를 참조하면, 전력 측정장치(200)는 분전반(240)에 설치되고, 누전 차단기(230)와 연결되어, 계통의 전압, 전류를 측정할 수 있다. 전력 측정장치(200)는 계통의 전압, 전류를 측정하기 위한 전력 측정부(210) 및 통신부(220)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 측정부(210)는 계통의 전압, 전류를 측정하고, 측정된 값들을 이용하여 다양한 파라미터들을 계산할 수 있다. 예를 들어, 전력 측정부(210)는 측정된 전압, 전류를 이용하여 피상전력, 유효전력(소비전력), 무효전력, 역률, 전고조파왜곡률(THD; Total Harmonic Distortion) 등을 계산할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(220)는 전력 측정부(210)가 계산한 파라미터들을 미리 정해진 소정의 시간 간격마다 서버(300)로 전송할 수 있다. 즉, 서버(300)는 일정 시간 주기로 파라미터들을 전송받아, 수용가의 전력소비형태, 미니 태양광 발전장치(100)의 상태 등을 파악할 수 있다. The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템(1000)의 블록도를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템(1000)의 웹에 기반한 모니터링 개념도를 나타낸 도면이다. Figure 6 is a block diagram of a mini
도 6 및 도 7을 참조하면, 서버(300)는 미니 태양광 발전장치(100) 및 전력 측정장치(200)로부터 미리 설정된 시간 간격으로 각 수용가의 전력소비형태 및 각 미니 태양광 발전장치(100)의 상태와 관련된 파라미터들을 전송받고, 전송받은 파라미터들을 이용하여 미니 태양광 발전(출력) 특성 및 전력소비형태를 파악하고, 미니 태양광 발전장치(100)를 제어하는 신호를 송출할 수 있다. 미니 태양광 발전장치(100)는 서버(300)가 송출한 제어 신호를 수신 받고, 수신한 제어 신호에 대응하여 인버터(30) 및 배터리 충방전부(40)를 제어함으로써, 태양광 발전 효율을 상승시킬 수 있다.6 and 7, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(300)는 전송받은 파라미터들 중에서 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하고, 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전장치(100)를 제어하는 신호를 송출할 수 있다. In addition, the
또한, 서버(300)는 파라미터 데이터를 수신하면, 데이터 오류 검사를 수행하여 정상인 경우에 수신완료 신호를 미니 태양광 발전장치(100) 및 전력 측정장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 미니 태양광 발전장치(100) 및 전력 측정장치(200)는 서버(300)의 수신완료 신호를 받기 전까지는 계속 파라미터 데이터를 서버(300)로 전송할 수 있다. In addition, when receiving the parameter data, the
또한, 서버(300)는 전송받은 파라미터들을 이용하여 데이터베이스화하고, 각각의 수용가의 전력소비형태 및 미니 태양광 발전장치(100)의 운영 현황의 분석 자료를 생성할 수 있다.In addition, the
또한, 사용자 디바이스(400)는 서버(300) 또는 미니 태양광 발전장치(100)로부터 미니 태양광 발전장치(100)의 상태에 관련된 문자 서비스, SMS 서비스 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 현재 태양광 발전전력량 또는 미니 태양광 발전장치의 이상 유무 등에 관하여 사용자 디바이스(400)를 사용하여 문자, SNS, 애플리케이션 앱 등으로 확인할 수 있다. 즉, 사용자는 사용자 디바이스(400)를 사용하여 미니 태양광 발전장치(100)를 원격으로 모니터링 할 수 있다. In addition, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 24시간 동안의 전력소비형태 분석 그래프이다. FIG. 8 is a graph of power consumption form analysis for 24 hours according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 전력소비(600)가 평균부하전력(700)보다 높게 나타나는 첨두부하 구간(900)과 전력소비(600)가 평균부하전력(700)보다 낮게 나타나는 경부하 구간(800)이 존재할 수 있다. 8, a light load period 800 in which the peak load period 900 in which the
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(200)는 첨두부하 제거(Peak cutting) 방법, DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하여, 각 수용가의 에너지 소비 및 발전 설비를 최적화 시킬 수 있다. The
첨두부하 제거(Peak cutting)는 전력소비형태에서 첨두부하만을 제거하는 방식으로, 수용가의 최대전력사용구간을 제거하여 계통의 최대전력수요를 감소시킴으로써, 전력예비율을 확보하는 방법이다. Peak cutting is a method of removing peak load only in the power consumption mode, and it is a method to secure the power reserve ratio by reducing the maximum power consumption of the system by removing the maximum power consumption period of the customer.
부하수요관리(DSM) 기능은 부하에 적합하게 수요를 관리하는 기능으로, 도 8을 참조하면, 경부하 구간(800)인 경우에는 태양광 발전으로 남는 전력을 배터리(42)에 저장하고, 첨두부하 구간(900)인 경우에는 필요전력 부족분을 배터리(42)에 저장한 에너지를 방전하여 부족분을 보충함으로써, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법이다.Referring to FIG. 8, the load demand management (DSM) function is a function for managing demand appropriately for a load. In the case of the light load section 800, the power remaining in the solar power generation is stored in the
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(300)는 첨두부하 제거(Peak cutting) 또는 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하기 위해서, 전력 측정장치(200)로부터 전달받은 파라미터들을 이용하여, 일별, 월별, 계절별, 년별로 수용가의 전력소비형태를 분석하고, 분석된 전력소비형태에 따라서 인버터 지령값을 연산하고, 연산된 지령값을 미니 태양광 발전장치(100)로 송신할 수 있다. The
예를 들어, 서버(300)는 첨두부하 제거를 위해 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 제거해야 할 첨두부하를 미리 설정된 시간 주기마다 연산할 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 시간 주기를 10분으로 가정하면, 첨두부하(W) 및 첨두부하 지령값은 다음 <수학식 7> 및 <수학식8>로 나타낼 수 있다.For example, the
여기에서, 첨두부하는 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간을 의미하며, 지령값은 지령전류값으로 치환이 가능하다. Here, the peak load means a power consumption period higher than the average load power, and the command value can be replaced with the command current value.
즉, 서버(300)는 미리 설정된 시간 주기로 첨두부하를 이용하여 인버터 지령전류값을 계산하여 미니 태양광 발전장치(100)로 송신할 수 있고, 제어부(60)는 전송받은 인버터 지령값을 미니 태양광 발전 전류와 비교하여, 인버터로 하여금 인버터의 출력 전류가 첨두부하 지령전류값을 추종하도록 인버터(30)를 제어할 수 있다.That is, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(300)는 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후, 미리 설정된 시간 주기의 부하수요 관리스케줄을 결정할 수 있고, 결정된 부하수요 관리스케쥴을 이용하여 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간과 낮은 전력소비 구간을 확인할 수 있다. 미리 설정된 시간 주기를 10분으로 가정하면 부하수요 관리스케쥴은 다음 <수학식 9>로 나타낼 수 있다.In addition, the
여기에서, 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간은 첨두부하 구간(900)이 되므로, 서버(300)는 첨부부하 지령전류값을 계산하여 제어부(60)로 전송한다. 첨부부하 지령전류값은 전술한 <수학식 7> 및 <수학식 8>을 이용하여 계산할 수 있다. Here, since the power consumption period higher than the average load power is the peak load period 900, the
또한, 평균부하전력보다 낮은 전력소비 구간은 경부하 구간(800)이 되므로, 서버(300)는 부하수요 지령전류값을 계산하여 제어부(60)로 전송한다. 즉, 서버(300)는 경부하 구간(800)에서는 부하수요 관리량을 계산하고, 계산한 부하수요 관리량을 이용하여 부하수요 지령값을 계산할 수 있다. 부하수요 관리량 및 부하수요 지령값(Ah)은 다음의 <수학식 10>, <수학식 11>을 이용하여 계산할 수 있다.In addition, since the power consumption period lower than the average load power is the light load period 800, the
여기에서, 1일전 총 첨두부하량은 하루전 발생했던 첨두부하의 총합을 의미하고, 1일전 태양광 발전전력 총합은 하루전 생산했던 태양광 발전전력 총합을 의미한다. Here, the total peak load per day refers to the sum of the peak load that occurred the day before, and the sum of the photovoltaic power per day refers to the sum of the photovoltaic power generated the day before.
또한, 부하수요 관리량이 수학적으로 음수(-)이면 부하수요 지령값은 0이 된다. 즉, 태양광 발전 전력량이 첨두부하량보다 많기 때문에 배터리를 저장할 필요가 없음을 의미한다. If the load demand management quantity is mathematically negative (-), the load demand command value becomes zero. This means that there is no need to store the battery because the photovoltaic power is greater than the peak load.
즉, 부하수요 관리량이란 경부하 구간(800)에서 계통의 전력을 이용하여 배터리(42)에 저장해야 할 전력의 총합으로, 최종적인 부하수요 지령전류(A)는 다음의 <수학식 12>를 이용하여 계산할 수 있다.That is, the load demand management amount is the sum of the powers to be stored in the
예를 들어, 부하수요 지령전류가 10(Ah)이고, 부하수요 관리시간(경부하 구간)이 5시간이면, 지령전류는 2(A)가 된다.For example, if the load demand command current is 10 (Ah) and the load demand management time (light load section) is 5 hours, the command current becomes 2 (A).
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)는 서버(300)로부터 전송받은 첨두부하 지령전류값(첨두부하 구간) 또는 부하수요 지령전류값(경부하 구간)이 미니 태양광 발전 전류보다 작은 경우에는 인버터 출력 전류가 인버터 지령값을 추종하도록 제어하면서 남은 전력을 배터리 충방전부(40)를 통해 배터리(42)로 저장할 수 있다. The
또한, 제어부(60)는 서버(300)로부터 전송받은 첨두부하 지령전류값(첨두부하 구간) 또는 부하수요 지령전류값(경부하 구간)이 미니 태양광 발전 전류보다 큰 경우에는 인버터 출력 전류가 인버터 지령값을 추종하도록 인버터의 출력 전류를 제어하고, 배터리 충방전부(40)를 통해 배터리(42)에 저장된 전기 에너지를 방전할 수 있다. 만약, 미니 태양광 발전 전류 및 배터리에 저장된 전기 에너지가 없는 경우에는 인버터(30)와 연결된 스위치를 개방하고, 미니 태양광 발전 전류가 발생할 때가지 대기할 수 있다. When the peak load command current value (peak load section) or the load demand command current value (light load section) received from the
또한, 제어부(60)는 서버(300)로부터 전송받은 첨두부하 지령전류값(첨두부하 구간) 또는 부하수요 지령전류값(경부하 구간)이 미니 태양광 발전 전류와 같은 경우에는 인버터 출력 전류가 인버터 지령값을 추종하도록 인버터의 출력 전류를 제어할 수 있다.When the peak load command current value (peak load section) or the load demand command current value (light load section) received from the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(300)는 첨두부하 제거(Peak cutting) 또는 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하기 위해서, 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 미리 설정된 시간 주기의 부하수요 관리스케줄을 결정하고, 결정된 부하수요 관리스케쥴을 이용하여 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간(첨두부하 구간)과 낮은 전력소비 구간(경부하 구간)을 확인하고, 확인된 소비전력 구간에 따라서 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 계산하여 미니 태양광 발전 장치(100)로 송신하고, 제어부(60)는 전송받은 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 미니 태양광 발전전류와 비교하여, 인버터로 하여금 인버터의 출력 전류가 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 추종하도록 제어할 수 있다.That is, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 9 is a flowchart showing a control method of a mini solar photovoltaic generation system according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 전압 측정장치(20)는 계통의 전압, 전류를 측정하고, 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하고(S10), 계산한 소비전력을 서버(300)로 송신할 수 있다(S20). 서버(300)는 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하고(S30), 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전 장치(100)를 제어하는 신호를 송출할 수 있다(S40). 제어부(60)는 송출된 신호에 따라서 인버터를 제어하는 인버터 지령 전류를 생성할 수 있다(S50). Referring to FIG. 9, the
또한, 제어부(60)가 인버터 지령 전류를 생성하는 알고리즘은 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하는 알고리즘과 인버터의 전류가 지령 전류에 따라 추종하도록 하기 위한 PWM 스위칭 패턴을 생성하는 알고리즘을 포함할 수 있다. The algorithm for generating the inverter command current by the
본 발명의 일 실시예에 따른 미니 태양광 발전시스템(1000)의 제어 방법에 관련하여서는 전술한 미니 태양광 발전시스템(1000)에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 미니 태양광 발전시스템(1000)의 제어 방법과 관련하여, 전술한 미니 태양광 발전시스템(1000)에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.The contents of the mini solar
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10: 태양전지 어레이 20: MPPT 컨버터
30: 인버터 40: 배터리 충방전부
42: 배터리 50: 통신부
60: 제어부 100: 미니 태양광 발전장치
200: 전력 측정장치 210: 전력 측정부
220: 통신부 230: 누전 차단기
240: 분전반 300: 서버
400: 사용자 디바이스 600: 전력소비
700: 평균부하전력 800: 경부하 구간
900: 첨두부하 구간 1000: 미니 태양광 발전시스템10: solar cell array 20: MPPT converter
30: inverter 40: full charge of battery
42: battery 50:
60: control unit 100: mini photovoltaic device
200: power measuring device 210: power measuring part
220: communication unit 230:
240: Distribution board 300: Server
400: user device 600: power consumption
700: Average load power 800: Light load section
900: Peak load section 1000: Mini PV system
Claims (10)
태양광으로부터 전기 에너지를 생산하는 미니 태양광 발전장치;
수용가의 전력소비형태 분석을 위해서, 계통의 전압, 전류를 측정하고, 상기 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하는 전력 측정장치; 및
상기 전력 측정장치에서 계산된 소비전력을 수신하고, 상기 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하고, 상기 분석된 전력소비형태에 대응하여 상기 미니 태양광 발전장치를 제어하는 신호를 송출하는 서버; 를 포함하고,
상기 미니 태양광 발전장치는
태양광을 전기에너지로 변환시키는 복수의 태양 전지 모듈이 결합된 태양 전지 어레이;
상기 태양 전지 어레이가 발전하는 직류 전력의 전압을 컨버팅하는 MPPT 컨버터;
상기 MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하는 인버터;
상기 MPPT 컨버터에서 컨버팅된 직류 전력을 이용하여 배터리를 충전시키거나 방전시키는 배터리 충방전부;
상기 배터리 충방전부에 의하여 충전되거나 방전되는 배터리;
상기 서버와 네트워크 통신이 가능한 통신부; 및
상기 인버터, 배터리 충방전부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는 부하조건 및 상기 배터리의 상태에 따라서 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하고, 상기 생성된 인버터 지령 전류를 추종하기 위한 PWM 스위칭 패턴을 생성하고,
상기 인버터 지령 전류는,
인 미니 태양광 발전시스템.
In a mini solar power generation system,
Mini photovoltaic devices that produce electrical energy from sunlight;
A power measuring device for measuring the voltage and current of the system and calculating the power consumption using the measured voltage and current value for analyzing the power consumption form of the customer; And
And a controller for receiving the power consumption calculated by the power measuring device, analyzing the received power consumption to analyze a power consumption pattern, and transmitting a signal for controlling the mini solar power generator according to the analyzed power consumption pattern server; Lt; / RTI >
The mini photovoltaic device
A solar cell array coupled to a plurality of solar cell modules for converting sunlight into electric energy;
An MPPT converter for converting a voltage of DC power generated by the solar cell array;
An inverter for inverting the converted DC power from the MPPT converter into AC power;
A battery charging / discharging unit charging / discharging the battery using the converted DC power from the MPPT converter;
A battery charged or discharged by the battery charging unit;
A communication unit capable of network communication with the server; And
A controller for controlling the inverter and the battery charge / discharge unit; Lt; / RTI >
The controller generates an inverter command current to perform a power conditioning system (PCS) and a demand side management (DSM) function according to the load condition and the battery condition, and generates a PWM switching pattern for following the generated inverter command current Generate,
The inverter command current,
In mini solar power system.
상기 서버는 첨두부하 제거(Peak cutting) 또는 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하기 위해서, 일별, 월별, 계절별, 년별로 수용가의 전력소비형태를 분석하고, 상기 분석된 전력소비형태에 따라서 상기 인버터 지령 전류값을 연산하고, 상기 연산된 인버터 지령 전류값을 상기 미니 태양광 발전장치로 송신하는 미니 태양광 발전시스템.
The method according to claim 1,
In order to perform peak cutting or a demand side management (DSM) function, the server analyzes power consumption patterns of customers by day, month, season, and year, Calculates a command current value, and transmits the calculated inverter command current value to the mini solar power generation apparatus.
상기 서버는 상기 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 제거해야 할 첨두부하를 미리 설정된 시간 주기마다 연산하고, 상기 연산된 첨두부하를 이용하여 상기 인버터 지령 전류값을 계산하여 상기 미니 태양광 발전장치로 송신하고,
상기 제어부는 전송받은 상기 인버터 지령 전류값을 미니 태양광 발전 전류와 비교하여, 상기 인버터로 하여금 상기 인버터의 출력 전류가 상기 인버터 지령 전류값을 추종하도록 상기 인버터를 제어하는 미니 태양광 발전시스템.
5. The method of claim 4,
The server calculates a peak load to be removed after a predetermined day or a day before the average load power is determined using the analyzed power consumption type data for each day, month, season, and year by a predetermined time period, Calculates the inverter command current value using a peak load, and transmits the calculated inverter command current value to the mini solar power generation apparatus,
Wherein the controller compares the received inverter command current value with a mini solar photovoltaic current to control the inverter so that an output current of the inverter follows the inverter command current value.
상기 서버는 상기 분석된 일별, 월별, 계절별, 년별의 전력소비형태 자료를 이용하여, 해당 일 또는 1일전 평균부하전력을 결정한 후 미리 설정된 시간 주기의 부하수요 관리스케줄을 결정하고, 상기 결정된 부하수요 관리스케쥴을 이용하여 상기 평균부하전력보다 높은 전력소비 구간과 낮은 전력소비 구간을 확인하고, 상기 확인된 소비전력 구간에 따라서 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 계산하여 상기 미니 태양광 발전 장치로 송신하고,
상기 제어부는 전송받은 상기 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 미니 태양광 발전전류와 비교하여, 상기 인버터로 하여금 인버터의 출력 전류가 상기 첨두부하 지령전류값 또는 부하수요 지령전류값을 추종하도록 상기 인버터를 제어하는 미니 태양광 발전시스템.
5. The method of claim 4,
The server determines a load demand management schedule of a predetermined time period after determining the average load power for the day or the day using the analyzed power consumption type data for each day, month, season, and year, A power consumption period and a low power consumption period higher than the average load power are checked using a management schedule and a peak load command current value or a load demand command current value is calculated according to the determined power consumption period, ≪ / RTI >
The control unit compares the peak load command current value or the load demand command current value with the mini solar photovoltaic current to determine whether the output current of the inverter follows the peak load command current value or the load demand command current value Wherein said inverter controls said inverter.
계통의 전압, 전류를 측정하고, 상기 측정된 전압, 전류값을 이용하여 소비전력을 계산하는 단계;
상기 계산한 소비전력을 서버로 송신하는 단계;
상기 수신된 소비전력을 분석하여 전력소비형태를 분석하는 단계;
상기 분석된 전력소비형태에 대응하여 미니 태양광 발전 장치를 제어하는 신호를 송출하는 단계; 및
상기 송출된 신호에 따라서 인버터 지령 전류를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 인버터 지령 전류를 생성하는 단계는 PCS(Power conditioning System)와 DSM(Demand Side Management) 기능을 수행하도록 인버터 지령 전류를 생성하는 단계 및 상기 생성된 인버터 지령 전류를 추종하기 위한 PWM 스위칭 패턴을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 인버터 지령 전류는,
인 미니 태양광 발전시스템 제어 방법.
A method of controlling a mini solar power generation system,
Measuring voltage and current of the system, and calculating power consumption using the measured voltage and current value;
Transmitting the calculated power consumption to a server;
Analyzing the received power consumption to analyze a power consumption pattern;
Transmitting a signal for controlling the mini solar photovoltaic device in accordance with the analyzed power consumption pattern; And
And generating an inverter command current in accordance with the transmitted signal,
The step of generating the inverter command current includes generating an inverter command current to perform a power conditioning system (PCS) and a demand side management (DSM) function, and generating a PWM switching pattern for tracking the generated inverter command current ≪ / RTI >
The inverter command current,
In solar power system control method.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the method of claim 7.
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