KR101905196B1 - System for storing energy and method for controlling the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템은, 계통에 연결되어 상기 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하거나 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 계통에 제공하고, 상기 계통과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 부하에 공급하는 마스터 전력 변환부; 및 상기 계통에 연결되어 상기 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하거나 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 계통에 제공하고, 상기 계통과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 부하에 공급하는 슬레이브 전력 변환부를 포함하고, 상기 마스터 전력 변환부는, 상기 부하의 동작에 필요한 전압인 기준 전압을 출력하도록 전압 제어를 수행하고, 상기 슬레이브 전력 변환부가 상기 부하의 동작에 필요한 전류를 공급할 수 있도록 상기 슬레이브 전력 변환부에 기준 전류 지령값을 출력 한다. The battery energy storage system according to one aspect of the present invention is a system for storing battery power stored in a battery group or providing power stored in the battery group to the system when the system is disconnected, A master power converter for supplying power stored in the battery group to the load; And a control unit connected to the system and storing power provided from the system in a battery group or providing power stored in the battery group to the system and supplying power stored in the battery group to the load when the connection with the system is blocked Wherein the master power conversion unit performs voltage control so as to output a reference voltage that is a voltage required for operation of the load, and the slave power conversion unit converts the reference voltage, which is a voltage required for operation of the load, And outputs a reference current command value to the power conversion section.

Description

배터리 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법{System for storing energy and method for controlling the same}[0001] The present invention relates to a battery energy storage system and a control method thereof,

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system, and more particularly, to a battery energy storage system and a control method thereof.

산업의 발달과 더불어 전력수요가 점차 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다.With the development of the industry, electric power demand is gradually increasing, and the gap between day and night, season, and day is widening.

최근에 이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크부하를 삭감하기 위한 많은 기술들이 빠르게 개발되고 있는데, 이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 배터리에 저장하거나 계통의 부족 전력을 배터리에서 공급해주는 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System)이다.Recently, many techniques for reducing the peak load by utilizing surplus power of the system have been developed rapidly. For example, among these technologies, a battery which stores surplus power of the system in the battery, It is a battery energy storage system.

배터리 에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 잉여 전력을 배터리에 저장하였다가, 피크 부하 또는 계통 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급한다. 이를 통해 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화 시키고 최대부하 삭감과 부하 평준화를 달성할 수 있게 된다.The battery energy storage system stores surplus electric power generated at night, surplus electric power generated from renewable energy such as wind power and solar light in the battery, and supplies power stored in the battery to the system when a peak load or a system accident occurs. This will stabilize the system power unstably fluctuating by the renewable energy source and achieve maximum load reduction and load leveling.

특히, 최근 다양한 신재생 에너지원의 출현으로 인해 부각되고 있는 지능형 전력망(Smart Grid)뿐만 아니라 전기 자동차에도 이러한 배터리 에너지 저장 시스템이 이용될 수 있다.In particular, such a battery energy storage system can be used in an electric vehicle as well as in an intelligent grid (Smart Grid) which has recently been emerging due to the emergence of various renewable energy sources.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 개략적인 형태를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a conventional battery energy storage system.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래기술에 따른 배터리 에너지 저장 시스템(10)은 전력관리부(20) 및 배터리 관리부(30)를 포함한다.1, the battery energy storage system 10 according to the related art includes a power management unit 20 and a battery management unit 30. [

전력 관리부(20)(Power Conditioning System: PCS)는 계통(40)에 전력을 공급하거나, 계통(40)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 복수 개의 배터리를 충전한다.The power management unit 20 (PCS) supplies electric power to the system 40 or charges the plurality of batteries using electric power supplied from the system 40. [

전력 관리부(20)는 이를 위해 전력의 충방전을 제어하는 전력변환부(21, 22)(Power Conversion Unit: PCU)를 복수 개 포함한다.The power management unit 20 includes a plurality of power conversion units 21 and 22 (Power Conversion Units: PCUs) for controlling charging and discharging of electric power.

배터리 관리부(30)(Battery Conditioning System: BCS)는 전력 관리부(20)의 제어에 따라 계통(40)에서 인가된 전력을 저장하거나, 충전된 전력을 계통(40)에 제공한다.The battery management unit 30 (BCS) stores the electric power applied to the system 40 under the control of the electric power management unit 20 or provides the electric power to the system 40. [

배터리 관리부(30)는 이를 위해 전력을 충방전하는 배터리 그룹(31, 32)을 복수 개 포함한다.The battery management unit 30 includes a plurality of battery groups 31 and 32 for charging / discharging electric power.

그런데, 종래기술에 따르면 배터리 에너지 저장 시스템(10)에서 계통(40)에 이상이 발생한 경우 복수의 전력변환부(21, 22)가 각각 부하(50)에 전력을 공급하게 된다.According to the related art, when an error occurs in the system 40 in the battery energy storage system 10, a plurality of power conversion units 21 and 22 supply power to the load 50, respectively.

이와 같이, 복수의 전력변환부(21, 22)가 독립하여 부하(50)에 전력을 공급하게 되면, 각 전력변환부(21, 22) 사이에 전압 오차로 인해 순환 전류가 발생되어 부하(50)에 정상적인 전력을 공급할 수 없어 문제된다.When a plurality of power conversion units 21 and 22 independently supply power to the load 50, a circulation current is generated due to a voltage error between the power conversion units 21 and 22, The power can not be supplied normally.

또한, 이러한 전압 오차에 의해 전력변환부(21, 22)가 과부하 동작을 하여 문제된다.Further, due to such a voltage error, the power converters 21 and 22 are overloaded to cause a problem.

또한, 복수의 배터리 그룹(31, 32) 간 SOC(state of charge) 차이가 발생되어 문제된다.Further, a difference in SOC (state of charge) occurs between the plurality of battery groups 31 and 32, which is a problem.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 계통에 이상이 발생한 경우 복수의 전력변환부에서 순환전류로 인한 손실없이 부하에 전력을 공급할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention provides a battery energy storage system and a control method thereof capable of supplying power to a load without loss due to circulation current in a plurality of power conversion units when an anomaly occurs in a system As a technical problem.

또한, 본 발명은 배터리 그룹 간 SOC의 균형을 유지하여 각 배터리의 수명을 균일하게 유지할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a battery energy storage system and a control method thereof that can maintain the balance of SOC between battery groups to maintain the life of each battery evenly.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템은 계통에 연결되어 상기 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하거나 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 계통에 제공하고, 상기 계통과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 부하에 공급하는 마스터 전력 변환부; 및 상기 계통에 연결되어 상기 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하거나 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 계통에 제공하고, 상기 계통과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 부하에 공급하는 슬레이브 전력 변환부를 포함하고, 상기 마스터 전력 변환부는, 상기 부하의 동작에 필요한 전압인 기준 전압을 출력하도록 전압 제어를 수행하고, 상기 슬레이브 전력 변환부가 상기 부하의 동작에 필요한 전류를 공급할 수 있도록 상기 슬레이브 전력 변환부에 기준 전류 지령값을 출력하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery energy storage system, which is connected to a system and stores power supplied from the system in a battery group or provides power stored in the battery group to the system, A master power converter for supplying power stored in the battery group to a load when the connection to the battery group is interrupted; And a control unit connected to the system and storing power provided from the system in a battery group or providing power stored in the battery group to the system and supplying power stored in the battery group to the load when the connection with the system is blocked Wherein the master power conversion unit performs voltage control so as to output a reference voltage that is a voltage required for operation of the load, and the slave power conversion unit converts the reference voltage, which is a voltage required for operation of the load, And the reference current command value is outputted to the power conversion section.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법은 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하거나 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 계통에 제공하는 단계; 상기 계통이 이상 동작하는 경우 상기 계통과 전력 변환부의 연결을 차단하고, 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 부하에 공급하기 위해 마스터 전력 변환부에서 기준 전압을 출력하는 단계; 및 상기 마스터 전력 변환부에서 산출한 기준 전류 지령값에 추종하는 출력 전류를 상기 부하에 공급하기 위해 슬레이브 전력 변환부에서 전류 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a battery energy storage system, the method comprising: storing power provided from a system in a battery group or providing power stored in the battery group to the system; Outputting a reference voltage in a master power conversion unit to cut off the connection between the system and the power conversion unit when the system malfunctions and to supply power stored in the battery group to the load; And performing a current control in a slave power conversion unit to supply an output current following the reference current command value calculated by the master power conversion unit to the load.

본 발명에 따르면, 계통에 이상이 발생한 경우 복수의 전력변환부에서 순환전류로 인한 손실 및 과부하 없이 부하에 전력을 공급하므로 안정적으로 부하에 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when an anomaly occurs in a system, power is supplied to a load without a loss due to a circulating current and an overload in a plurality of power conversion units, so that power can be stably supplied to a load.

또한, 본 발명에 따르면, 부하 단에 부하 전류를 측정하는 센서를 설치할 필요가 없어 비용을 절감하고 시스템을 간단하게 구성할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a sensor for measuring the load current at the load end, thereby reducing the cost and simplifying the system configuration.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리 그룹의 충전 에너지 잔량을 일정하게 제어할 수 있어 배터리 SOC를 균일하게 유지할 수 있고, 이에 따라 배터리 간 수명을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the remaining energy of the charged energy of the battery group can be controlled constantly, so that the battery SOC can be uniformly maintained, thereby maintaining the life between batteries uniformly.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 개략적인 형태를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a conventional battery energy storage system.
2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<배터리 에너지 저장 시스템의 일 실시예>&Lt; Embodiment of Battery Energy Storage System >

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 있어서, 이러한 배터리 에너지 저장 시스템(100)(BESS: Battery Energy Storage System)은 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 잉여 전력을 배터리에 저장하였다가, 피크 부하(600) 또는 계통(500) 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통(500)에 공급할 수 있다. In an exemplary embodiment, the battery energy storage system 100 (BESS) stores surplus power generated from renewable energy such as surplus power, wind power, and sunlight in a battery, and the peak load 600 Or the system 500 may be supplied with power stored in the battery 500 in the event of an accident.

배터리 에너지 저장 시스템(100)은 이를 통해 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통(500) 전력을 안정화 시키고 최대부하(600) 삭감과 부하(600) 평준화를 달성할 수 있게 된다.The battery energy storage system 100 thereby stabilizes the system 500 power fluctuating unstably by the renewable energy source and can achieve the maximum load 600 reduction and the load 600 equalization.

특히, 최근 다양한 신재생 에너지원의 출현으로 인해 부각되고 있는 지능형 전력망(Smart Grid)뿐만 아니라 전기 자동차에도 이러한 배터리 에너지 저장 시스템(100)이 이용될 수 있다.In particular, such a battery energy storage system 100 can be used in an electric vehicle as well as in an intelligent power grid (Smart Grid), which has recently been emerging due to the emergence of various renewable energy sources.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 배터리 에너지 저장 시스템(100)은 마스터 전력 변환부(200), 적어도 하나 이상의 슬레이브 전력 변환부(300: 300-1 내지 300-n) 및 배터리 그룹(400) 을 포함한다.2, the battery energy storage system 100 according to the present invention includes a master power converter 200, at least one slave power converter 300 (300-1 to 300-n), and a battery group 400 ).

마스터 전력 변환부(200) 및 적어도 하나 이상의 슬레이브 전력 변환부(300: 300-1 내지 300-n)는 각각 배터리 그룹(400)에 연결되어, 계통(500)(500)으로부터 제공되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하거나 배터리 그룹(400)으로부터 제공되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.The master power converter 200 and at least one of the slave power converters 300-1 to 300-n are connected to the battery group 400 to supply the AC voltages supplied from the systems 500 and 500, DC voltage or convert the DC voltage supplied from the battery group 400 into an AC voltage.

이하, 마스터 전력 변환부(200) 및 적어도 하나 이상의 슬레이브 전력 변환부(300: 300-1 내지 300-n)를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 3을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, the master power conversion unit 200 and at least one slave power conversion unit 300 (300-1 to 300-n) will be described in more detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 회로도를 나타내는 도면이다.3 is a circuit diagram of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 3에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 있어서 배터리 에너지 저장 시스템(100)은 마스터 전력 변환부(200) 및 슬레이브 전력 변환부(300)를 포함한다.3, in one embodiment, the battery energy storage system 100 includes a master power conversion unit 200 and a slave power conversion unit 300.

마스터 전력 변환부(200)는 계통(500)에 연결되어 상기 계통(500)으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹(400)에 저장하거나 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 상기 계통(500)에 제공하고, 상기 계통(500)과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 부하(600)에 공급한다.The master power conversion unit 200 is connected to the system 500 to store the power provided from the system 500 in the battery group 400 or to supply the power stored in the battery group 400 to the system 500 And supplies power stored in the battery group 400 to the load 600 when the connection to the system 500 is cut off.

마스터 전력 변환부(200)는 상기 부하(600)의 동작에 필요한 전압인 기준 전압을 출력하도록 전압 제어를 수행하고, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)가 상기 부하(600)의 동작에 필요한 전류를 공급할 수 있도록 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 기준 전류 지령값을 출력한다.The master power conversion unit 200 performs voltage control to output a reference voltage which is a voltage required for the operation of the load 600 and the slave power conversion unit 300 converts the current required for the operation of the load 600 And outputs the reference current command value to the slave power converter 300 so that the slave power converter 300 can supply the reference current command value.

마스터 전력 변환부(200)는 상기 기준 전압을 제어하고, 슬레이브 전력 변환부(300)가 상기 기준 전압에 맞추어 출력 전류를 공급할 수 있도록 한다.The master power converter 200 controls the reference voltage so that the slave power converter 300 can supply the output current according to the reference voltage.

이를 위해 일 실시예에 있어서, 마스터 전력 변환부(200)는 전압 컨트롤러(210), 기준값 생성부(220), 제1 PWM 제어부(230), 및 제1 통신부(240)를 포함한다.In one embodiment, the master power converter 200 includes a voltage controller 210, a reference value generator 220, a first PWM controller 230, and a first communication unit 240.

전압 컨트롤러(210)는 배터리 그룹(400)으로부터 입력된 전력을 부하(600)에 전달한다. 이를위해 전압 컨트롤러(210)는 상기 계통(500)에서 출력되던 전압에 상응하는 전압을 기준 전압으로 설정하고, 마스터 전력 변환부(200)에서 상기 기준 전압이 출력될 수 있도록 한다.The voltage controller 210 transfers the power input from the battery group 400 to the load 600. To this end, the voltage controller 210 sets a voltage corresponding to the voltage output from the system 500 as a reference voltage, and allows the master power converter 200 to output the reference voltage.

일 실시예에 있어서 전압 컨트롤러(210)는 기준 전압이 출력될 수 있도록 제1 PWM 제어부(230)에 제어신호를 인가할 수 있다.In one embodiment, the voltage controller 210 may apply a control signal to the first PWM controller 230 to output a reference voltage.

기준값 생성부(220)는 슬레이브 전력 변환부(300)가 출력할 출력 전류에 대한 지령값인 기준 전류 지령값을 산출한다.The reference value generator 220 calculates a reference current command value that is a command value with respect to an output current to be output by the slave power converter 300. [

기준값 생성부(220)는 상기 슬레이브 전력 변환부(300)가 복수 개 연결된 경우, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량을 비교하여, 상기 충전 에너지 잔량에 비례하는 기준 전류 지령값을 산출한다.When a plurality of the slave power conversion units 300 are connected, the reference value generation unit 220 compares the remaining energy levels of the battery groups 400 connected to the slave power conversion unit 300, The reference current command value is calculated.

일 실시예에 있어서, 기준값 생성부(220)는 다음 수학식 1과 같이 상기 부하(600)에 공급되어야 하는 전류의 총합을 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 총 개수로 나눈 값에 복수의 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량에 비례하는 전류 가중치를 곱하여 상기 기준 전류 지령값을 산출할 수 있다.In one embodiment, the reference value generator 220 divides the sum of the currents to be supplied to the load 600 by the total number of the slave power converters 300, The reference current command value can be calculated by multiplying the current weight proportional to the remaining amount of charged energy of the battery group 400 connected to the slave power converter 300. [

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112012109311877-pat00001
Figure 112012109311877-pat00001

이때, I* oM 은 M번째 슬레이브 전력 변환부(300)의 기준 전류 지령값이고, N은 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 총 개수이고,

Figure 112012109311877-pat00002
은 상기 부하(600)에 공급되어야 하는 전류의 총합이다.
Here, I * oM is the reference current command value of the M-th slave power converter 300, N is the total number of the slave power converters 300,
Figure 112012109311877-pat00002
Is the sum of the currents to be supplied to the load (600).

일 실시예에 있어서, 상기 전류 가중치는, 다음 수학식 2와 같이 n번째 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량을 상기 복수의 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량의 평균값으로 나누어 산출할 수 있다.
In one embodiment, the current weight is calculated by multiplying the remaining energy level of the battery group 400 connected to the n-th slave power converter 300 by the slave power converter 300 Can be calculated by dividing by the average value of the remaining amount of charged energy of the battery group 400.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112012109311877-pat00003
Figure 112012109311877-pat00003

이때,

Figure 112012109311877-pat00004
은 n번째 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량이고, N은 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 총 개수이고,
Figure 112012109311877-pat00005
복수의 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량의 평균값이다.
At this time,
Figure 112012109311877-pat00004
N is the total number of slave power converters 300, N is the total number of the slave power converters 300,
Figure 112012109311877-pat00005
Is an average value of the remaining energy levels of the battery groups 400 connected to the plurality of slave power conversion units 300.

제1 PWM 제어부(230)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)를 통하여 상기 기준 전압이 출력되도록 한다.The first PWM controller 230 outputs the reference voltage through PWM (Pulse Width Modulation).

제1 통신부(240)는 상기 기준 전류 지령값을 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 송신하고, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)로부터 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량을 수신한다.The first communication unit 240 transmits the reference current command value to the slave power conversion unit 300 and the slave power conversion unit 300 transmits the reference current command value to the slave power conversion unit 300, And receives a remaining amount of charged energy.

슬레이브 전력 변환부(300)는 상기 계통(500)에 연결되어 상기 계통(500)으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹(400)에 저장하거나 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 상기 계통(500)에 제공하고, 상기 계통(500)과 연결이 차단되면 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 상기 부하(600)에 공급한다.The slave power conversion unit 300 is connected to the system 500 and stores power supplied from the system 500 in the battery group 400 or power stored in the battery group 400 in the system 500 And supplies power stored in the battery group (400) to the load (600) when the connection with the system (500) is cut off.

슬레이브 전력 변환부(300)는 상기 마스터 전력 변환부(200)에서 출력하는 상기 기준 전압을 출력하고, 상기 마스터 전력 변환부(200)에서 수신한 상기 기준 전류 지령값에 따른 출력 전류를 상기 부하(600)에 출력하도록 전류를 제어한다.The slave power converter 300 outputs the reference voltage output from the master power converter 200 and outputs the output current according to the reference current command value received by the master power converter 200 to the load 600).

이를 위해 일 실시예에 있어서, 슬레이브 전력 변환부(300)는 전류 컨트롤러(310), 제2 PWM 제어부(320), 위상 폐회로부(330), 및 제2 통신부(340)를 포함한다.In one embodiment, the slave power converter 300 includes a current controller 310, a second PWM controller 320, a phase closed loop unit 330, and a second communication unit 340.

전류 컨트롤러(310)는 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 출력 전류 및 상기 기준 전류 지령값을 비교하여, 상기 출력 전류가 상기 기준 전류 지령값을 추종하도록 상기 출력 전류를 제어한다.The current controller 310 compares the output current of the slave power converter 300 and the reference current command value and controls the output current so that the output current follows the reference current command value.

전류 컨트롤러(310)는 배터리 그룹(400)으로부터 입력된 전력을 부하(600)에 전달하며, 일 실시예에 있어서 전류 컨트롤러(310)는 제2 PWM 제어부(320)에 제어신호를 인가할 수 있다.The current controller 310 transfers the power input from the battery group 400 to the load 600 and in one embodiment the current controller 310 may apply a control signal to the second PWM controller 320 .

제2 PWM 제어부(320)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)를 통하여 상기 기준 전류 지령값에 상응하는 출력 전류가 출력되도록 한다.The second PWM controller 320 outputs an output current corresponding to the reference current command value through pulse width modulation (PWM).

위상 폐회로부(330)는 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 출력 전압을 피드백하여 상기 출력 전압의 위상차를 보상한다. 위상 폐회로부(330)는 PLL(phase locked loop)를 형성하여 전류 컨트롤러(310)에서 위상 제어를 할 수 있도록 한다.The phase closed circuit unit 330 feeds back the output voltage of the slave power converter 300 to compensate the phase difference of the output voltage. The phase closed loop unit 330 forms a phase locked loop (PLL) so that the current controller 310 can perform phase control.

제2 통신부(340)는 상기 충전 에너지 잔량을 송신하고, 상기 기준 전류 지령값을 수신한다.The second communication unit 340 transmits the remaining amount of charged energy and receives the reference current command value.

다시 도 2를 참조하면, 배터리 그룹(400)은 마스터 전력 변환부(200) 및 슬레이브 전력 변환부(300)에 각각 연결되어 에너지를 충방전한다.Referring again to FIG. 2, the battery group 400 is connected to the master power conversion unit 200 and the slave power conversion unit 300, respectively, to charge and discharge energy.

배터리 그룹(400)은 복수의 배터리 랙으로 구성될 수 있으며, 배터리 그룹(400)은 도시하지 않았지만 배터리 그룹(400) 제어부를 통해 복수의 배터리 랙에 저장되는 에너지를 조절할 수 있다.The battery group 400 may include a plurality of battery racks, and the battery group 400 may control the energy stored in the plurality of battery racks through the controller of the battery group 400 (not shown).

스위칭 기어는 상기 전력 변환부 및 계통(500)의 연결을 스위칭한다. 일 실시예에 있어서, 스위칭 기어는 계통(500)의 이상이 발생하면 전력 변환부 및 계통(500)의 연결을 차단할 수 있다.
The switching gears switch the connection of the power converter and the system 500. In one embodiment, the switching gear may block the connection of the power conversion unit and the system 500 if an anomaly occurs in the system 500.

<배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법><Control Method of Battery Energy Storage System>

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of controlling a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템 제어 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 4에서 알 수 있듯이, 우선, 계통(500)으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹(400)에 저장하거나 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 상기 계통(500)에 제공한다(S1100).2 and 4, the power provided from the system 500 is stored in the battery group 400 or the power stored in the battery group 400 is provided to the system 500 (S1100) .

다음, 상기 계통(500)이 이상 동작하는 경우 상기 계통(500)과 전력 변환부의 연결을 차단한다(S1200). Next, when the system 500 operates abnormally, the connection between the system 500 and the power conversion unit is disconnected (S1200).

다음, 상기 배터리 그룹(400)에 저장된 전력을 부하(600)에 공급하기 위해 마스터 전력 변환부(200)에서 기준 전압을 출력한다(S1300).Next, the master power converter 200 outputs a reference voltage to supply the power stored in the battery group 400 to the load 600 (S1300).

다음, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)의 출력 전류를 측정하여 예측한 상기 부하(600)의 부하(600) 임피던스를 이용하여 상기 기준 전류 지령값을 산출한다.Next, the reference current command value is calculated using the impedance of the load 600 of the load 600 predicted by measuring the output current of the slave power converter 300.

이때 일 실시예에 있어서, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)가 복수 개 연결된 경우, 상기 슬레이브 전력 변환부(300)에 연결된 배터리 그룹(400)의 충전 에너지 잔량의 차이가 줄어들 수 있도록, 상기 충전 에너지 잔량에 비례하는 기준 전류 지령값을 산출하여 상기 복수의 슬레이브 전력 변환부(300)에 송신한다.In this case, when a plurality of the slave power conversion units 300 are connected, the charge energy of the battery group 400 connected to the slave power conversion unit 300 may be reduced, Calculates a reference current command value proportional to the remaining amount, and transmits the calculated reference current command value to the plurality of slave power converters (300).

다음, 상기 마스터 전력 변환부(200)에서 산출한 기준 전류 지령값에 추종하는 출력 전류를 상기 부하(600)에 공급하기 위해 슬레이브 전력 변환부(300)에서 전류 제어를 수행한다(S1400).In operation S1400, the slave power converter 300 performs current control to supply an output current following the reference current command value calculated by the master power converter 200 to the load 600.

상술한 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.The control method of the battery energy storage system may be implemented in a form of a program that can be performed using various computer means. The program for performing the control method of the battery energy storage system may be a hard disk, a CD-ROM, Readable recording medium such as a DVD, a ROM, a RAM, or a flash memory.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. 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.

100 배터리 에너지 저장 시스템 200 마스터 전력 변환부
210 전압 컨트롤러 220 기준값 생성부
230 제1 PWM 제어부 240 제1 통신부
300 슬레이브 전력 변환부 310 전류 컨트롤러
320 제2 PWM 제어부 330 위상 폐회로부
340 제2 통신부 400 배터리 그룹
500 계통 510 스위칭 기어
600 부하100 battery energy storage system 200 master power conversion unit
210 voltage controller 220 reference value generator
230 first PWM control unit 240 first communication unit
300 slave power conversion unit 310 current controller
320 Second PWM control unit 330 Phase closed circuit unit
340 Second communication section 400 Battery group
500 series 510 switching gear
600 load

Claims (9)

계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하고, 상기 계통 이상시 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 부하에 제공하되 상기 계통에서 출력되던 전압에 상응하는 전압을 기준전압으로 설정하고 전압제어방식으로 출력전압을 제어하여 상기 부하로 상기 기준전압을 출력하는 마스터 전력 변환부; 및
상기 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리 그룹에 저장하고, 상기 계통 이상시 상기 배터리 그룹에 저장된 전력을 상기 부하에 제공하되 전류제어방식으로 출력전류를 제어하여 상기 마스터 전력 변환부에 설정되는 기준전류 지령값에 해당하는 출력전류 및 상기 기준전압을 출력하는 슬레이브 전력 변환부를 포함하고,
상기 마스터 전력 변환부는 상기 슬레이브 전력 변환부의 개수, 상기 부하에 공급되어야 하는 전류의 총합, 및 전류 가중치를 이용하여 상기 기준전류 지령값을 산출하는 기준 전류 지령값 생성부를 포함하고,
상기 기준 전류 지령값 생성부는 상기 슬레이브 전력 변환부가 복수개인 경우, 상기 부하에 공급되어야 하는 전류의 총합을 상기 슬레이브 전력 변환부의 총 개수로 나눈 값에 상기 복수개의 슬레이브 전력 변환부에 연결된 배터리 그룹의 충전 에너지 잔량에 비례하게 설정된 상기 전류 가중치를 곱하여 상기 기준 전류 지령값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.And a control unit that sets a voltage corresponding to a voltage output from the system as a reference voltage and outputs the output voltage in a voltage control mode, And outputting the reference voltage to the load; And
And a control unit for controlling the output current to be supplied to the load in the battery group when the voltage of the battery group is abnormal, And a slave power converter for outputting the reference voltage,
Wherein the master power converter includes a reference current command value generator for calculating the reference current command value using the number of the slave power converters, the sum of currents to be supplied to the load, and the current weight,
Wherein the reference current command value generator generates a reference current command value by multiplying a sum of the currents to be supplied to the load by the total number of the slave power converters and charging the battery groups connected to the plurality of slave power converters, And the reference current command value is calculated by multiplying the current weight value set in proportion to the energy remaining amount. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전류 지령값 생성부는 수학식
Figure 112018063465366-pat00010
를 이용하여 상기 기준전류 지령값을 산출하고, 상기 수학식에서 I*oM 은 M번째 슬레이브 전력 변환부의 기준 전류 지령값을 나타내고, N은 상기 슬레이브 전력 변환부의 총 개수를 나타내며,
Figure 112018063465366-pat00011
은 상기 부하에 공급되어야 하는 전류의 총합을 나타내고,
상기 전류가중치는 수학식
Figure 112018063465366-pat00012
에 의해 결정되고,
Figure 112018063465366-pat00013
은 n번째 슬레이브 전력 변환부에 연결된 배터리 그룹의 충전 에너지 잔량을 나타내고,
Figure 112018063465366-pat00014
는 상기 슬레이브 전력 변환부에 연결된 배터리 그룹의 충전 에너지 잔량의 평균값을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the current command value generator comprises:
Figure 112018063465366-pat00010
Wherein I * oM denotes a reference current command value of an Mth slave power converter, N denotes a total number of the slave power converters,
Figure 112018063465366-pat00011
Represents the sum of currents to be supplied to the load,
The current weight may be expressed by equation
Figure 112018063465366-pat00012
Lt; / RTI &gt;
Figure 112018063465366-pat00013
Represents the remaining amount of charge energy of the battery group connected to the n-th slave power conversion unit,
Figure 112018063465366-pat00014
Is a mean value of a remaining amount of charged energy of a battery group connected to the slave power conversion unit. 제1항에 있어서,
상기 슬레이브 전력 변환부는 상기 슬레이브 전력 변환부의 출력 전류 및 상기 기준 전류 지령값을 비교하여, 상기 출력 전류가 상기 기준 전류 지령값을 추종하도록 상기 출력 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the slave power converter compares the output current of the slave power converter and the reference current command value and controls the output current so that the output current follows the reference current command value. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 마스터 전력 변환부는,
펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)를 통하여 상기 기준 전압이 출력되도록 하는 제1 PWM 제어부를 포함하고,
상기 슬레이브 전력 변환부는,
펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)를 통하여 상기 기준 전류 지령값에 상응하는 출력 전류가 출력되도록 하는 제2 PWM 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the master-
And a first PWM controller for outputting the reference voltage through a pulse width modulation (PWM)
Wherein the slave power converter comprises:
And a second PWM controller for outputting an output current corresponding to the reference current command value through pulse width modulation (PWM). 제1항에 있어서,
상기 마스터 전력 변환부는,
상기 기준 전류 지령값을 상기 슬레이브 전력 변환부에 송신하고, 상기 슬레이브 전력 변환부로부터 상기 슬레이브 전력 변환부에 연결된 배터리 그룹의 충전 에너지 잔량을 수신하는 제1 통신부를 포함하고,
상기 슬레이브 전력 변환부는,
상기 충전 에너지 잔량을 송신하고, 상기 기준 전류 지령값을 수신하는 제2 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the master-
And a first communication unit that transmits the reference current command value to the slave power conversion unit and receives the remaining amount of charged energy of the battery group connected to the slave power conversion unit from the slave power conversion unit,
Wherein the slave power converter comprises:
And a second communication unit for transmitting the remaining amount of charged energy and receiving the reference current command value. 제1항에 있어서,
상기 슬레이브 전력 변환부는,
상기 슬레이브 전력 변환부의 출력 전압을 피드백하여 상기 출력 전압의 위상차를 보상하는 위상 폐회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the slave power converter comprises:
And a phase closed circuit for feeding back the output voltage of the slave power converter to compensate for the phase difference of the output voltage.
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