KR101901780B1 - Non-interrupting power supply and AMI for Microgrid System using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리를 통해 구동 전압을 생성 및 제공함으로써 무정전 기능을 확보하며, 또한 배터리 상태와 상관없이 항상 일정한 전압을 출력할 수 있도록 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device having an uninterruptible function for ensuring an uninterruptible function by generating and supplying a driving voltage through a battery and for outputting a constant voltage regardless of a battery state, It relates to the meter reading infrastructure.
기존의 전력 시스템은 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 전달하는 단방향 구성이었다. 기존의 전력 시스템에서 소비자들은 자급자족만 하였고, 전체 계통망에는 기여하지 않았다. 즉 생산되고 남은 전기는 대부분 버릴 수밖에 없어 효율성이 떨어졌다. The existing power system was a unidirectional configuration that delivered the electricity generated from the power plant to consumers. In existing power systems, consumers were self - sufficient and did not contribute to the entire grid. In other words, most of the electricity that is produced and left is ineffective.
하지만 기존의 소비자 중에서 직접 전기를 생산하여 공급자 역할까지 하는 프로슈머(Prosumer)가 등장하였다. 마이크로그리드는 분산전원과 전력 관리시스템을 결합한 지능형전력망으로, 이는 기존 전력망에 정보통신기술(ICT)을 접목해 공급자와 소비자 간 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력 인프라 시스템이다.However, a prosumer has emerged from existing consumers, who directly produce electricity to become suppliers. The Micro Grid is an intelligent power grid that combines distributed power and power management systems, a next-generation power infrastructure system that optimizes energy efficiency between suppliers and consumers by combining information and communications technology (ICT) with existing power grids.
따라서 마이크로그리드는 대규모 전력망(Mega Grid)이 가진 문제점, 즉 발전원의 입지문제, 전력수송을 위한 전력설비의 사회적 수용성 문제, 생산과 소비의 불일치로 인한 지역적 갈등과 보상 문제들을 해결할 수 있다. Therefore, the micro grid can solve the problems of large scale power grid (Mega Grid), problems of location of power generation, problems of social acceptability of power facilities for power transmission, and regional conflicts and compensation problems due to inconsistency of production and consumption.
도 1은 일반적인 마이크로그리드 시스템을 도시한 도면이다. 1 shows a general microgrid system.
도 1을 참고하면, 마이크로그리드 시스템은 물리적으로 구분되는 영역 내의 태양광 발전 시스템(PV), 전력저장장치(ESS), 전력변환장치(PCS), 양방향 검침 인프라(AMI) 등 다수의 분산에너지 자원과 이를 소비하는 고객(부하)으로 구성된 단일 마이크로그리드 다수개(11~13)로 구축될 수 있다. 1, the microgrid system includes a plurality of distributed energy resources (e.g., photovoltaic power generation system (PV), power storage system (ESS), power conversion system And a plurality of customers (load) consuming the microgrid (11-13).
단일 마이크로그리드(11~13) 각각은 자신에 구비된 신재생 에너지 발전시스템을 통해 생산된 전력을 자체 소비하되, 잉여 전력이 발생하는 경우 상용 전력망을 통해 주변에 위치한 마이크로 그리드에 공급하도록 한다. 그리고 단일 마이크로그리드(11~13) 각각은 자신에 구비된 양방향 검침 인프라(AMI)를 통해 전력생산 및 소비되는 정보를 공급자와 수요자 간 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 지능형 수요관리가 이루어질 수 있도록 한다. Each of the
다만, 양방향 검침 인프라(AMI)의 동작 신뢰성을 확보하기 위해서는 무정전 기능을 가지며, 전압 변동이 최소화된 구동 전압을 발생 및 제공할 수 있는 전원 공급 장치를 구비하여, 외부 환경에 의한 영향이 최소화된 원격 검침 동작을 수행할 수 있어야 한다.In order to secure the operation reliability of the bidirectional meter reading infrastructure (AMI), a power supply unit having an uninterruptible function and capable of generating and supplying a drive voltage with a minimized voltage fluctuation is provided, Be able to perform the meter reading operation.
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 배터리를 통해 구동 전압을 생성 및 공급하되, 정전시에 안정적인 전원 공급이 가능하도록 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라를 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a power supply device having an uninterruptible function for generating and supplying a driving voltage through a battery, and capable of stably supplying power during a power failure, and a micro- Bidirectional metering infrastructure.
또한 배터리 상태와 상관없이 항상 일정한 전압을 출력할 수 있도록 함으로써, 동작 신뢰성을 극대화할 수 있도록 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라를 제공하고자 한다. Also, it is intended to provide a power supply unit having an uninterruptible power supply function capable of maximizing operation reliability by always outputting a constant voltage regardless of a battery state, and a bi-directional meter reading infrastructure including the same.
뿐 만 아니라 배터리내 슈퍼 커패시터 뱅크의 사용 횟수가 균일해지도록 함으로써, 배터리의 사용 기간을 증가시킬 수 있도록 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라에 관한 것이다.The present invention also relates to a bi-directional meter reading infrastructure for micro grid including the power supply device having an uninterruptible function for increasing the service life of the battery by making the number of times of use of the super capacitor bank in the battery uniform.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 태양광 인버터, ESS(Energy Storage System), AMI(Advanced Metering Infrastructure) 중 어느 하나에 구비되는 마이크로그리드용 광 통신 장치는 송신 신호를 광 신호로 변환하여 광 채널로 전송하는 발광 회로부; 상기 광 채널을 통해 전송되는 광 신호를 수신하는 수광 회로부; 및 상기 수광 회로부의 출력 신호를 디지털 신호로 복원하는 신호 복원부를 포함할 수 있다. As means for solving the above problems, an optical communication device for a micro grid provided in any one of a solar inverter, an ESS (Energy Storage System) and an AMI (Advanced Metering Infrastructure) according to the first embodiment of the present invention, A light emitting circuit for converting an optical signal into an optical signal and transmitting the optical signal to the optical channel; A light receiving circuit for receiving an optical signal transmitted through the optical channel; And a signal restoring unit for restoring an output signal of the light receiving circuit unit into a digital signal.
상기 마이크로그리드용 광 통신 장치는 상기 광 채널을 통해 전송되는 광 신호에 상응하는 빛 에너지를 집적하여 상기 발광 회로부, 상기 수광 회로부, 상기 신호 복원부의 구동 전원을 생성 및 출력하는 전원 공급부를 구비하는 독립 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. The optical communication device for a micro grid includes a power supply unit for collecting light energy corresponding to an optical signal transmitted through the optical channel and generating and outputting driving power of the light emitting circuit unit, the light receiving circuit unit, And may further include a power supply unit.
또 다르게는 상기 마이크로그리드용 광 통신 장치는 송신측으로부터 전송되는 마이크로파를 기반으로 상기 발광 회로부, 상기 수광 회로부, 상기 신호 복원부의 구동 전원을 생성 및 출력하는 전원 공급부를 구비하는 독립 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. Alternatively, the optical communication apparatus for microgrid may further include an independent power supply unit having a power supply unit for generating and outputting driving power of the light emitting circuit unit, the light receiving circuit unit, and the signal restoring unit based on the microwave transmitted from the transmitting side can do.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 ESS(Energy Storage System)과 광 통신 기반으로 통신하는 AMI(Advanced Metering Infrastructure)는 상기 ESS가 광 통신 방식으로 통보되는 에너지 관리 현황과 부하의 에너지 소비량을 기반으로 원격 검침 동작을 수행하는 AMI 제어부; 상기 AMI 제어부의 출력 신호를 광 신호로 변환하여 광 채널로 전송하는 발광 회로부; 상기 광 채널을 통해 전송되는 광 신호를 수신하는 수광 회로부; 및 상기 수광 회로부의 출력 신호를 상기 AMI 제어부가 인식 가능한 디지털 신호로 복원하는 신호 복원부를 포함할 수 있다. As an means for solving the above problems, an AMI (Advanced Metering Infrastructure) that communicates with an ESS (Energy Storage System) according to a second embodiment of the present invention communicates with an ESS based on an optical communication system And an AMI control unit for performing an automatic meter reading operation based on the energy consumption of the load; A light emitting circuit unit for converting an output signal of the AMI control unit into an optical signal and transmitting the optical signal to an optical channel; A light receiving circuit for receiving an optical signal transmitted through the optical channel; And a signal restoring unit for restoring an output signal of the light receiving circuit unit into a digital signal recognizable by the AMI control unit.
상기 AMI는 상기 광 채널을 통해 전송되는 광 신호에 상응하는 빛 에너지를 집적하여 상기 발광 회로부, 상기 수광 회로부, 상기 신호 복원부의 구동 전원을 생성 및 출력하는 전원 공급부를 구비하는 독립 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. The AMI further includes an independent power supply unit including a power supply unit for collecting light energy corresponding to an optical signal transmitted through the optical channel to generate and output driving power for the light emitting circuit unit, the light receiving circuit unit, and the signal restoring unit can do.
상기 AMI는 송신측으로부터 전송되는 마이크로파를 기반으로 상기 발광 회로부, 상기 수광 회로부, 상기 신호 복원부의 구동 전원을 생성 및 출력하는 전원 공급부를 구비하는 독립 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. The AMI may further include an independent power supply unit having a power supply unit for generating and outputting driving power of the light emitting circuit unit, the light receiving circuit unit, and the signal restoring unit based on the microwave transmitted from the transmitting side.
상기 AMI는 상기 ESS가 전송하는 마이크로파를 기반으로 상기 수광 소자, 상기 신호 복원부, 상기 변조부 및 상기 발광 소자의 구동 전원을 생성 및 출력하는 독립 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. The AMI may further include an independent power supply unit for generating and outputting driving power for the light receiving element, the signal restoring unit, the modulating unit, and the light emitting element based on the microwave transmitted by the ESS.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 AMI(Advanced Metering Infrastructure)과 광 통신 기반으로 통신하는 ESS(Energy Storage System)는 태양광 발전 시스템을 통해 발전된 전기 에너지를 저장하는 배터리; 상기 배터리의 상태를 모니터링하는 BMS(Battery Management System); 상기 신재생 발전 시스템의 에너지 발전량, 송전 전력량 및 수전 전력량을 모니터링 및 통보하고, 상기 모니터링 결과와 상기 AMI이 통보하는 부하의 에너지 소비량을 기반으로 상기 배터리에 대한 충방전 최적 제어를 수행하는 EMS(Energy Management System); 및 상기 EMS의 제어하에 상기 배터리에 대한 충전 또는 방전 동작을 수행하는 PCS(Power Conditioning System);를 포함하며, 상기 EMS와 상기 PCS 중 적어도 하나는 광 통신 방식으로 상기 AMI와 통신하는 광 통신 장치를 구비할 수 있다. As an means for solving the above problems, an AMI (Advanced Metering Infrastructure) according to a third embodiment of the present invention and an ESS (Energy Storage System) communicating on an optical communication basis are used to store electric energy developed through a solar power generation system battery; A BMS (Battery Management System) for monitoring the state of the battery; (EMS) for monitoring and notifying the energy generation amount, the transmission power amount and the reception power amount of the new and renewable generation system and performing the optimum charging / discharging control on the battery based on the monitoring result and the energy consumption amount of the load notified by the AMI Management System); And a PCS (Power Conditioning System) for performing charging or discharging operations on the battery under the control of the EMS, wherein at least one of the EMS and the PCS communicates with the AMI in an optical communication manner .
상기 광 통신 장치는 송신 신호를 광 신호로 변환하여 광 채널로 전송하는 발광 회로부; 상기 광 채널을 통해 전송되는 광 신호를 수신하는 수광 회로부; 및 상기 수광 회로부의 출력 신호를 디지털 신호로 복원하는 신호 복원부를 포함할 수 있다. The optical communication device includes: a light emitting circuit unit that converts a transmission signal into an optical signal and transmits the optical signal to an optical channel; A light receiving circuit for receiving an optical signal transmitted through the optical channel; And a signal restoring unit for restoring an output signal of the light receiving circuit unit into a digital signal.
본 발명의 전원 공급 장치는 배터리를 통해 구동 전압을 생성 및 제공함으로써, 상용 전원의 공급이 차단되는 정전시에도 안정적인 전원 공급 동작이 수행될 수 있도록 한다. The power supply device of the present invention generates and provides a driving voltage through a battery so that a stable power supply operation can be performed even in the case of a power failure in which the supply of commercial power is interrupted.
또한 배터리 상태와 상관없이 항상 일정한 전압을 출력할 수 있도록 함으로써, 동작 신뢰성도 증대할 수 있도록 한다. In addition, it is possible to always output a constant voltage irrespective of the battery state, so that the operation reliability can be increased.
더하여, 배터리내 슈퍼 커패시터 뱅크의 사용 횟수를 모니터링하고, 이를 기반으로 배터리 출력 동작에 이용될 커패시터 뱅크의 위치를 가변함으로써, 슈퍼 커패시터 뱅크의 사용 횟수가 균일해지도록 한다. 그 결과, 특정 슈퍼 커페시터 뱅크의 사용이 집중되어, 배터리의 사용 기간을 불필요하게 감소되는 증가되는 것을 사전 차단할 수 있도록 한다. In addition, the number of times of use of the supercapacitor bank in the battery is monitored, and the position of the capacitor bank to be used in the battery output operation is changed based on the number of times of use of the supercapacitor bank. As a result, the use of specific supercapacitor banks is concentrated so that unnecessary reduction in battery life can be prevented.
도 1은 일반적인 마이크로그리드 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 커패시터 뱅크 연결 구조 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치의 방전 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 구비하는 양방향 검침 인프라를 도시한 도면이다.1 shows a general microgrid system.
FIG. 2 illustrates a power supply unit having an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a view for explaining a method of adjusting a connection structure of a capacitor bank of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a discharge position adjusting method of a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a bidirectional metering infrastructure having a power supply according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. Only. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치를 도시한 도면이다. FIG. 2 illustrates a power supply unit having an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 n개의 커패시터 뱅크를 포함하는 배터리(110), 배터리 상태 감지부(120) 및 배터리 제어부(130), 및 구동 전압 발생부(140) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
배터리(110)는 직렬 연결되는 n(n는 2 이상의 자연수)개의 커패시터 뱅크(CB1~CBn)와, 서로 인접 배치되는 커패시터 뱅크 사이 각각에 위치되어, 제1 스위치 제어값에 따라 출력 양단에 직렬 연결되는 커패시터 뱅크 개수를 가변하는 n-1개의 제1 스위치(S1~Sn-1)를 포함하여 구현된다. The
이때, n개의 커패시터 뱅크 각각은 병렬 연결된 m(m은 2 이상의 자연수)개의 슈퍼 커패시터로 구현되며, 동일 커패시터 용량을 가진다. At this time, each of the n capacitor banks is implemented by m (m is a natural number of 2 or more) supercapacitors connected in parallel, and has the same capacitor capacity.
배터리 상태 감지부(120)는 배터리(110) 내에 구비된 슈퍼 커패시터 각각의 충전 전압을 모니터링하여 배터리 제어부(130)에 통보한다. The battery
배터리 제어부(130)는 배터리 방전이 요청되면, 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 기반으로 커패시터 뱅크 연결 개수를 결정하고, 이에 상응하는 제1 스위치 제어값을 생성 및 제공함으로써, 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압은 가변되더라도 배터리 출력 전압(Vbat)은 기 설정된 전압값을 항상 유지할 수 있도록 한다. When battery discharge is requested, the
또한, 배터리 제어부(130)는 배터리 충전 또는 배터리 상태 감지가 요청된 경우에는 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결되도록 한다. 즉, 배터리 충전시에는 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결함으로써, 입력 전압이 n 개의 커패시터 뱅크에 균일 충전될 수 있도록 한다. 그리고 배터리 상태 감지시에는 직렬 연결된 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 통해 배터리 출력 전압을 생성 및 출력되도록 하고, 배터리 상태 감지부(120)는 이때의 배터리 출력 전압을 n으로 나누어, 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 파악할 수 있도록 한다. In addition, when battery charging or battery condition detection is requested, the
구동 전압 발생부(140)는 배터리 출력 전압(Vbat)을 DC-DC 컨버팅하여, 목표 전압값을 가지는 구동 전압(Vdd)을 생성 및 출력한다. The driving
이와 같이 본 발명의 전원 공급 장치는 배터리를 통해 구동 전압을 생성 및 공급하되, 배터리 상태와 상관없이 배터리 출력 전압이 일정값을 유지할 수 있음을 알 수 있다. As described above, the power supply device of the present invention generates and supplies the driving voltage through the battery, but it can be seen that the battery output voltage can maintain a constant value regardless of the battery state.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 커패시터 뱅크 연결 구조 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a method of adjusting a connection structure of a capacitor bank of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 배터리 제어부(130)는 입력 전압(Vin)을 입력받아 n 개의 커패시터 뱅크 각각을 완충하도록 한다. First, the
이러한 상태에서, 배터리 전압 출력이 요청되면(또는 구동 전압 생성이 요청되면), 배터리 제어부(130)는 배터리 상태 감지부(120)를 통해 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 감지하도록 한다. In this state, when the battery voltage output is requested (or when generation of the driving voltage is requested), the
배터리 제어부(130)는 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압이 최대 전압값 Vmax이면, 도 3의 (a)에서와 같이 첫 번째 제1 스위치(S1)를 통해 제1 커패시터 뱅크(CB1)만이 배터리 출력 양단 사이에 연결되도록 한다. The
커패시터 뱅크 각각의 충전 전압이 최대 전압값 Vmax 보다 제1 값보다 작다면, 도 3의 (b)에서와 같이 첫 번째 및 두 번째 제1 스위치(S1,S2)를 동작 제어하여 배터리 출력 양단 사이에 제1 및 제2 커패시터 뱅크(CB1,CB2)가 직렬 연결되도록 한다. If the charging voltage of each of the capacitor banks is smaller than the maximum voltage value Vmax by a first value, the first and second first switches S1 and S2 are controlled as shown in FIG. 3 (b) So that the first and second capacitor banks CB1 and CB2 are connected in series.
커패시터 뱅크 각각의 충전 전압이 최대 전압값 Vmax 보다 제3 값보다 작다면(제3값 > 제2값), 도 3의 (c)에서와 같이 첫 번째, 두 번째, 세 번째 제1 스위치(S1,S2,S3)를 동작 제어하여 배터리 출력 양단 사이에 제1 내지 제3 커패시터 뱅크(CB1,CB2,CB3)가 직렬 연결되도록 한다. If the charging voltage of each of the capacitor banks is smaller than the maximum voltage value Vmax by a third value (third value> second value), the first, second and third first switches S1 S2, and S3 are controlled so that the first to third capacitor banks CB1, CB2, and CB3 are connected in series between both ends of the battery output.
이와 같이, 본 발명은 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압에 반비례하여 배터리 출력 양단 사이에 직렬 연결되는 커패시터 뱅크(CB1~CBn)의 개수를 증가시킴으로써, 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압이 낮아지더라도 배터리 전체의 출력 전압은 기 설정된 목표값을 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한다. Thus, by increasing the number of the capacitor banks CB1 to CBn connected in series between both ends of the battery output in inverse proportion to the charging voltage of each of the capacitor banks, even if the charging voltage of each of the capacitor banks is lowered, The voltage allows the predetermined target value to be kept constant at all times.
다만, 도 2와 같이 구성 및 동작되는 경우 전원 공급 장치의 경우, 특정 커패시터 뱅크의 사용이 집중되는 문제가 발생한다. 즉, 슈퍼 커패시터의 경우 최대 사용 횟수가 고정되어 있는 유한한 자원이므로, 특정 커패시터 뱅크의 사용이 집중되면 열화 발생으로 인해 배터리 사용 기간이 단축되는 문제가 발생할 수 있다. However, in the case of the power supply device constructed and operated as shown in FIG. 2, the use of a specific capacitor bank is concentrated. That is, in the case of a supercapacitor, since the maximum number of times of use is a finite resource, if the use of a specific capacitor bank is concentrated, a battery life may be shortened due to deterioration.
이에 본 발명에서는 도 4와 같이 커패시터 뱅크 모두의 사용 횟수를 균일화하는 전원 공급 장치를 추가적으로 제안함으로써, 배터리 사용 기간을 극대화할 수 있도록 한다. In the present invention, as shown in FIG. 4, a power supply device for uniformizing the number of times of use of all of the capacitor banks is additionally proposed, thereby maximizing the battery usage period.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치를 도시한 도면이다. 4 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리(110')는 직렬 연결되는 n(n는 2 이상의 자연수)개의 커패시터 뱅크(CB1~CBn)와, 서로 인접 배치되는 커패시터 뱅크 사이 각각에 위치되어, 제1 스위치 제어값에 따라 출력 양단에 직렬 연결되는 커패시터 뱅크 개수를 가변하는 n-1개의 제1 스위치(S1~Sn-1), 이외에 + 출력단과 커패시터 뱅크 사이에 각각 위치되어, 제2 스위치 제어값에 따라 + 출력단에 연결된 커패시터 뱅크 위치를 가변하는 n개의 제2 스위치(Q1~Qn)를 더 포함한다. 4, a battery 110 'according to another embodiment of the present invention includes a plurality of capacitor banks CB1 to CBn connected in series and n (n is a natural number of 2 or more) capacitor banks CB1 to CBn, N-1 first switches (S1 to Sn-1) for varying the number of capacitor banks serially connected at both ends of the output in accordance with the first switch control value, in addition to being located between the + output terminal and the capacitor bank, And n second switches (Q1 to Qn) for varying the position of the capacitor bank connected to the + output terminal according to the second switch control value.
배터리 제어부(130)는 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 상기 제2 스위치 제어값을 조정 및 출력하도록 한다. 즉, 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 모니터링하고, 이를 기반으로 배터리 출력 지점을 능동적으로 가변해줌으로써, 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수가 균일해지도록 한다. The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치의 방전 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a discharge position adjusting method of a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
먼저, 배터리 제어부(130)는 앞서 설명된 커패시터 뱅크 연결 구조 조정 동작을 수행하면, 제1 스위치 제어값을 수집 및 통계내어 n 개의 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 산출하도록 한다. First, when the
즉, 배터리 제어부(130)는 제1 스위치 제어값을 통해 소정개의 커패시터 뱅크를 선택 및 직렬 연결하여 배터리 출력 전압을 생성하도록 함으로써, 제1 스위치 제어값을 역환산하면 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 손쉽게 산출할 수 있게 된다.That is, the
그리고 n 개의 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 기반으로 다음의 방전 동작을 수행할 커패시터 뱅크들의 위치를 조정한 후, 이에 상응하는 제2 스위치 제어값을 생성하여 제2 스위치(Q1~Qn)에 전송하도록 한다. Then, the position of the capacitor banks to perform the next discharging operation is adjusted based on the number of discharges of each of the n capacitor banks, and then the corresponding second switch control value is generated and transmitted to the second switches Q1 to Qn do.
그러면 제2 스위치(Q1~Qn)는 제2 스위치 제어값에 응답하여 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)에서와 같이, 배터리 출력 양단에 연결되는 커패시터 뱅크들의 위치를 다양하게 조정할 수 있게 된다. The second switches Q1 through Qn may then vary the position of the capacitor banks connected across the battery output, as in Figures 5 (a) through 5 (c), in response to the second switch control value. .
즉, 본 발명은 커패시터 뱅크의 직렬 연결 개수 뿐 만 아니라 배터리 출력 전압을 생성하는 커패시터 뱅크의 위치까지 능동적으로 가변할 수 있도록 함을 알 수 있다. That is, it can be seen that the present invention is capable of actively varying not only the number of series connections of the capacitor banks but also the position of the capacitor bank that generates the battery output voltage.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 구비하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a bi-directional meter reading infrastructure for a micro-grid including a power supply device according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향 검침 인프라(200)는 동일 마이크로그리드에 속한 ESS 또는 부하와의 통신을 수행하는 근거리 통신부(210), 근거리 통신부를 통해 송수신되는 데이터를 통해 에너지 발전 현황과 에너지 사용 현황을 파악하고, 이를 기반으로 양방향 원격 검침 동작을 수행한 후, 원격 검침 결과를 에너지 통합 관제 센터에 통보하거나, 에너지 통합 관제 센터로부터 제공되는 제어 명령에 따라 상기 ESS를 동작 제어하는 원격 검침부(220), 에너지 통합 관제 센터와의 통신을 지원하는 원거리 통신부(230) 이외에, AMI(200)의 구동에 필요한 구동 전압을 생성 및 제공하는 전원 공급부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 6, the
특히, 본 발명의 전원 공급부(240)는 도 2 또는 도 4에서와 같이 구성 및 동작되어, 배터리내에 구비되는 커패시터 뱅크의 충전 전압과 상관없이 항상 일정 전압값을 가지는 구동 전압을 안정적으로 생성 및 출력할 수 있도록 한다. In particular, the
그 결과, AMI(200)는 전원 공급부(240)에 의해 안정적으로 생성 및 공급되는 구동 전압을 기반으로 보다 신뢰성있는 양방향 원격 검침 동작을 수행할 수 있게 된다. As a result, the
더하여, 이때의 전원 공급 장치는 상용 전력을 입력 전압을 제공받아 충전 또는 방전하는 배터리를 통해 구동 전압을 생성 및 공급함으로써, 상용 전력과의 연결 시간을 최소화하도록 한다. 이에 낙뢰 등이 상용 전력을 통해 유입될 가능성을 최소화하고, 이에 따라 무정전 기능을 확보할 수 있도록 한다. In addition, the power supply unit at this time generates and supplies the driving voltage through the battery that charges or discharges the commercial power by receiving the input voltage, thereby minimizing the connection time with the commercial power. Therefore, it is possible to minimize the possibility that the lightning is introduced through the commercial power, thereby ensuring the uninterruptible power.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (7)
+ 출력단과 커패시터 뱅크 사이에 각각 위치되어, 제2 스위치 제어값에 따라 + 출력단에 연결된 커패시터 뱅크 위치를 가변하는 n-1개의 제2 스위치;
상기 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 검출하는 배터리 상태 감지부;
상기 배터리의 충전시에는 상기 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결하고, 상기 배터리의 방전시에는 상기 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압에 따라 캐패시터 뱅크의 연결 개수를 가변하기 위한 상기 제1 스위치 제어값을 산출 및 출력하는 배터리 제어부; 및
상기 배터리의 출력 전압을 DC-DC 컨버팅하여 구동 전압을 생성 및 출력하는 구동 전원 발생부를 포함하며,
상기 배터리 제어부는 상기 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 따라 배터리 출력 전압을 생성하는 커패시터 뱅크의 위치를 가변하기 위한 상기 제2 스위치 제어값을 추가 산출 및 출력하는 것을 특징으로 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치. (n is a natural number equal to or greater than 2) capacitor banks and capacitor banks adjacent to each other, and the number of capacitor banks connected in series at both ends of the output in accordance with the first switch control value, A battery;
N-1 second switches located between the + output terminal and the capacitor bank, respectively, for varying the position of the capacitor bank connected to the + output terminal in accordance with the second switch control value;
A battery state sensing unit for sensing a charge voltage of each of the capacitor banks;
Calculating a first switch control value for varying the number of connection of the capacitor banks according to a charging voltage of each of the capacitor banks when the battery is discharged, A battery controller for outputting the battery; And
And a driving power generator for generating and outputting a driving voltage by DC-DC converting an output voltage of the battery,
Wherein the battery control unit monitors the number of discharges of each of the capacitor banks and further calculates and outputs the second switch control value for varying the position of the capacitor bank that generates the battery output voltage according to the monitoring result Power supply with uninterruptible power supply.
병렬 연결된 m(m은 2 이상의 자연수)개의 슈퍼 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치. 2. The capacitor bank of claim 1, wherein the capacitor bank
(M is a natural number of 2 or more) super-capacitors connected in parallel.
상기 배터리 상태 감지부는 상기 배터리의 출력 전압을 n으로 나누어 상기 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 산출하며,
상기 배터리 제어부는 상기 배터리 상태 감지부가 동작 활성화되면, 상기 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결하는 것을 특징으로 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치. The method according to claim 1,
The battery state sensing unit divides an output voltage of the battery by n to calculate a charge voltage of each of the capacitor banks,
Wherein the battery control unit connects all the n capacitor banks in series when the battery condition sensing unit is activated.
상기 배터리의 충전시에는 상기 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결하는 것을 특징으로 하는 무정전 기능을 구비한 전원 공급 장치. The apparatus of claim 1, wherein the battery control unit
And the n capacitor banks are connected in series when the battery is charged.
상기 제1 통신부를 통해 송수신되는 데이터를 기반으로 원격 검침 동작을 수행한 후, 원격 검침 결과를 에너지 통합 관제 센터에 통보하고, 상기 에너지 통합 관제 센터로부터 제공되는 제어 명령에 따라 상기 ESS를 동작 제어하는 원격 검침부;
상기 에너지 통합 관제 센터와의 통신을 지원하는 제2 통신부; 및
구동 전압을 생성하여, 상기 제1 및 제2 통신부와 상기 원격 검침부에 제공하는 전원 공급부를 포함하며,
상기 전원 공급부는
n(n은 2 이상의 자연수)개의 커패시터 뱅크와, 서로 인접되는 커패시터 뱅크 사이에 각각 위치되어, 제1 스위치 제어값에 따라 출력 양단에 직렬 연결되는 커패시터 뱅크 개수를 가변하는 n-1개의 제1 스위치와 + 출력단과 커패시터 뱅크 사이에 각각 위치되어, 제2 스위치 제어값에 따라 + 출력단에 연결된 커패시터 뱅크 위치를 가변하는 n-1개의 제2 스위치를 포함하는 배터리;
상기 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압을 검출하는 배터리 상태 감지부;
상기 배터리의 충전시에는 상기 n 개의 커패시터 뱅크 모두를 직렬 연결하고, 상기 배터리의 방전시에는 상기 커패시터 뱅크 각각의 충전 전압에 따라 캐패시터 뱅크의 연결 개수를 가변하기 위한 상기 제1 스위치 제어값을 산출 및 출력하되, 상기 커패시터 뱅크 각각의 방전 횟수를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 따라 배터리 출력 전압을 생성하는 커패시터 뱅크의 위치를 가변하기 위한 상기 제2 스위치 제어값을 추가 산출 및 출력하는 배터리 제어부; 및
상기 배터리의 출력 전압을 DC-DC 컨버팅하여 구동 전압을 생성 및 출력하는 구동 전원 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드용 양방향 검침 인프라.A first communication unit for supporting communication with an ESS or load belonging to the same microgrid;
An energy collecting control center for notifying a result of the remote meter reading to an energy integration control center and controlling operation of the ESS according to a control command provided from the energy integration control center Remote meter reading unit;
A second communication unit for supporting communication with the energy integration control center; And
And a power supply unit for generating a driving voltage and providing the driving voltage to the first and second communication units and the remote meter reading unit,
The power supply unit
(n is a natural number equal to or greater than 2) capacitor banks and capacitor banks adjacent to each other, and the number of capacitor banks connected in series at both ends of the output in accordance with the first switch control value, And a (n-1) second switch located between the + output terminal and the capacitor bank, respectively, for varying the position of the capacitor bank connected to the + output terminal according to the second switch control value;
A battery state sensing unit for sensing a charge voltage of each of the capacitor banks;
Calculating a first switch control value for varying the number of connection of the capacitor banks according to a charging voltage of each of the capacitor banks when the battery is discharged, A battery controller for monitoring the number of discharges of each of the capacitor banks and further calculating and outputting the second switch control value for varying the position of the capacitor bank that generates the battery output voltage according to the monitoring result; And
And a driving power generator for generating and outputting a driving voltage by DC-DC converting the output voltage of the battery.
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