KR102021995B1 - 독립형 마이크로그리드 시스템 - Google Patents

독립형 마이크로그리드 시스템 Download PDF

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KR102021995B1 KR1020190039616A KR20190039616A KR102021995B1 KR 102021995 B1 KR102021995 B1 KR 102021995B1 KR 1020190039616 A KR1020190039616 A KR 1020190039616A KR 20190039616 A KR20190039616 A KR 20190039616A KR 102021995 B1 KR102021995 B1 KR 102021995B1
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(주)에스엔디파워닉스
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Abstract

마이크로그리드 시스템은, 태양광 패널로부터 생성된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류-교류 변환기; 및 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하거나, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 양방향 변환기;를 포함하되, 상기 직류-교류 변환기의 출력 및 상기 양방향 변환기의 교류 단자는, 서로 연결되고, 상기 양방향 변환기의 직류 단자는, 축전지와 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

독립형 마이크로그리드 시스템{INDEPENDANT-TYPE MICROGRID SYSTEM}
본 발명은 독립형 마이크로그리드 시스템에 관한 것이다.
전기를 사용한다는 것은 기본적으로 전압원 모드에서 운전한다는 것을 의미한다. 예를 들어 태양광 패널(PV) 같은 경우, 발전된 에너지원이라 하더라도 기본적으로 전류원이기 때문에 전압원인 계통이나 축전지(BA)가 없으면 사용할 수 없게 된다. 그러므로 계통이 없는 지역에서 스탠드 얼론 모드(Stand Alone Mode)로 전력을 사용하고자 하는 경우 태양광 패널(PV)은 반드시 3배 내지 4배 이상 큰 전압원인 발전기(G)에 연동하거나 일정한 규모의 축전지(BA)를 거쳐 전압원으로 변경하여 사용하여야 한다.
상술한 바와 같은 특성에 기반한 종래에 산업계에 소개되고 있는 독립형 마이크로그리드 시스템에 대해 하기에 설명하기로 한다.
먼저, 도 1은 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)의 구성도를 나타낸다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)은 직류-직류 변환기(110), 양방향 변환기(120) 및 스위치(SW)를 포함하여 구성된다.
직류-직류 변환기(110)는 태양광 패널(PV)로부터의 직류 전원을 직류 전원으로 변환하여 축전지(BA)를 충전하는 역할을 한다. 아울러, 양방향 변환기(120)는 축전지(BA)로부터 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 부하(LD)에 공급하거나, 발전기(G)로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 축전지(BA)를 충전할 수 있다.
종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)의 전체적인 동작을 설명하자면, 전류원인 태양광 패널(PV)에서 나오는 전력은 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 변환기인 직류-직류 변환기(110)를 거쳐 전압원인 축전지(BA)를 충전하게 되며, 축전지(BA)에 충전된 에너지가 양방향 변환기(120)를 거쳐 부하(LD)에 전력을 공급하게 된다
발전기(G)는 태양광 패널(PV)의 발전이 저조하여 축전지(BA)가 방전되어 전력을 공급하지 못할 경우 스위치(SW)가 절환하여 발전기(G)를 통해 부하(LD)에 전력을 공급하게 된다.
다만, 도 1과 같은 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)에서는, 직류-직류 변환기(110)는 부스트 변환기(Boost Converter)를 이용하는 데, 태양광 패널(PV)에서 생성되는 전력이 축전지(BA)의 충전 전력과 부하(LD) 전력의 합 보다 큰 경우, 직류-직류 변환기(110) 내부의 스위칭 트랜지스터의 게이트에 의해 직류-직류 변환기(110)의 동작을 정지하더라도, 직류-직류 변환기(110) 내부의 다이오드에 의해 태양광 패널(PV)로부터의 전류가 직류-직류 변환기(110)로 유입될 수 있다. 이에 따라 태양광 패널(PV)의 잉여 전력에 의해 직류 링크단에 연결된 커패시터(C)가 파손되거나 축전지(BA)의 과충전의 원인이 되어 축전지(BA)가 파손될 수 있다.
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아울러, 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)은, 부하(LD)에 전력을 공급하는 발전기(G)와 양방향 변환기(120)를 절환할 때, 발전기(G)의 파형, 주파수, 전압의 왜곡에 따른 오동작이나 마이크로그리드 시스템(100)의 파손의 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(100)은, 전력 변환을 위해 직류-직류 변환기(110) 및 양방향 변환기(120)를 거치므로, 전력 변환 효율이 96% 정도로 전력 변환에 따른 효율이 나쁘다.
도 2는 종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(200)의 구성도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(200)은 직류-직류 변환기(210), 제 1 양방향 변환기(220), 제 2 양방향 변환기(230) 및 스위치(SW)를 포함하여 구성된다.
직류-직류 변환기(210)는 태양광 패널(PV)로부터의 직류 전원을 직류 전원으로 변환하는 역할을 한다. 아울러, 제 1 양방향 변환기(220)는 축전지(BA)로부터의 직류 전원을 직류 전원으로 변환하거나, 직류-직류 변환기(210) 또는 제 2 양방향 변환기(230)로부터의 직류 전원을 직류 전원으로 변환하여 축전지(BA)를 충전할 수 있다.
또한, 제 2 양방향 변환기(230)는, 제 1 양방향 변환기(220)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하거나, 발전기(G)로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 역할을 한다.
종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(200)의 전체적인 동작을 설명하자면, 전류원인 태양광 패널(PV)로부터 출력되는 전력은 MPPT 변환기인 직류-직류 변환기(210)와 전압원인 축전지(BA)가 양방향으로 운전하는 제 1 양방향 변환기(220)와 병렬로 연동하여 직류 링크(DC Link, DL)단에서 결합(Coupling)하고, 결합된 전력이 제 2 양방향 변환기(230)를 거쳐 부하(LD)에 전력을 공급하게 된다. 즉, 태양광 패널(PV)과 축전지(BA)의 전력이 병렬로 운전하는 방식이다.
아울러, 발전기(G)는 태양광 패널(PV)의 발전이 저조하여 축전지(BA)가 방전되어 전력을 공급하지 못할 경우 스위치(SW)가 절환하여 발전기(G)를 통해 부하(LD)에 전력을 공급하게 된다.
종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(200은, 전력 변환을 위해 직류-직류 변환기(210), 제 1 양방향 변환기(220) 및 제 2 양방향 변환기(230)를 거치므로 전력 변환 효율이 93% 내지 94% 정도로 전력 변환에 따른 효율이 나쁘다.
아울러, 종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템(200은, 직류 링크단(DL)에서 하나의 제어 포인트를 가지고 있어 태양광 패널(PV)과 축전지(BA)의 제어 요소가 서로 다를 경우 이에 대한 제어가 매우 어렵다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 전류원인 태양광 패널과 전압원인 축전지로부터의 전력을 연동하여 병렬로 운전하는 것에 의해 전력 변환에 따른 효율도 향상시키고, 제어도 용이하게 하는 독립형 마이크로그리드 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 태양광 패널로부터 생성된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류-교류 변환기; 및 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하거나, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 양방향 변환기;를 포함하되, 상기 직류-교류 변환기의 출력 및 상기 양방향 변환기의 교류 단자는, 서로 연결되고, 상기 양방향 변환기의 직류 단자는, 축전지와 연결된 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 발전기로부터의 생성된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 교류-직류 변환기;를 더 포함하되, 상기 교류-직류 변환기의 출력은, 상기 축전지 및 상기 양방향 변환기의 직류 단자와 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류-교류 변환기의 출력 및 상기 양방향 변환기의 교류 단자는, 부하와 연결된 것이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명의 상기 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 이상이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 1 값 이상인 경우, 상기 축전지의 충전을 정지하고 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력을 공급한다. 아울러, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 이상이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 1 값 미만인 경우, 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력을 공급하고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력 중 상기 부하로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 상기 축전지의 충전을 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 미만인 경우, 상기 축전지를 방전하고, 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력 및 상기 축전지로부터 방전된 전력을 공급하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 이상인 경우, 상기 축전지를 방전하여 상기 부하로 상기 축전지로부터 방전된 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만인 경우, 상기 발전기를 운전한다.
바람직하게는, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만인 경우, 상기 발전기를 운전하여 상기 부하로 상기 발전기로부터 생성된 전력을 공급한다.
아울러, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 3 값 미만인 경우 상기 발전기로부터 생성된 전력 중 상기 부하로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 상기 축전지의 충전을 실시한다. 또한, 본 발명의 마이크로그리드 시스템은, 상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 3 값 이상인 경우, 상기 축전지의 충전을 정지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템에 따르면, 전류원인 태양광 패널과 전압원인 축전지로부터의 전력을 연동하여 병렬로 운전하는 것에 의해 전력 변환에 따른 효율도 향상시키고, 제어도 용이하다.
도 1은 종래의 직렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템의 구성도.
도 2는 종래의 병렬 방식 독립형 마이크로그리드 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템의 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템에 의한 운전 모드를 정리한 표.
도 6은 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템에 의한 운전 모드의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)의 구성도를 나타낸다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)은, 직류-교류 변환기(310), 양방향 변환기(320), 교류-직류 변환기(330) 및 다이오드(D)를 포함하여 구성된다.
직류-교류 변환기(310)는, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 변환기로, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 태양광 패널(PV)은, 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 역할을 한다.
아울러, 양방향 변환기(320)는, 축전지(BA)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하거나, 직류-교류 변환기(310)로부터 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
또한, 직류-교류 변환기(310)의 출력 및 양방향 변환기(320)의 교류 단자는, 서로 연결되어, 부하(LD)로 전력을 공급하게 된다.
교류-직류 변환기(330)는, 발전기(G)로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 교류-직류 변환기(330)의 출력은, 축전지(BA) 및 양방향 변환기(320)의 직류 단자와 연결된다. 아울러, 다이오드(D)는 축전지(BA)로부터 교류-직류 변환기(330)측으로 전류가 흐르지 않도록 한다. 발전기(G)는 디젤 연료를 이용하여 전력을 생산하는 발전기(G) 등 다양한 연료를 이용하여 전력을 생산하는 발전기(G)가 사용될 수 있다.
직류-교류 변환기(310)의 출력 및 양방향 변환기(320)의 교류 단자는, 부하(LD)와 연결된다.
즉, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)은, 전류원인 직류-교류 변환기(310)의 출력 및 전압원인 양방향 변환기(320)의 교류 단자가 병렬로 연결되어 부하(LD)로 전력을 공급하게 된다. 또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)은, 교류 링크(AC Link)단에 의해 직류-교류 변환기(310)와 양방향 변환기(320)가 결합되게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)의 개요를 정리하자면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)의 등가 회로도이다.
도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에서 축전지(BA)와 연결된 양방향 변환기(320)는 전압원인 축전지(BA) 및 발전기(G)를 기반으로 하고 있어 마이크로그리드 시스템(300) 내에서 계통과 같은 역할을 수행하게 되는데, 주요 기능으로서는 정전압과 정주파수를 유지하며 양방향 운전을 실시하게 된다.
이와 같은 운전의 특징은 마이크로그리드 시스템(300) 내에서 양방향 변환기(320)가 모선(母線)과 같이 전류원인 직류-교류 변환기(310)로부터 출력되는 전력의 기준점을 제공하도록 하고, 양방향 변환기(320)가 직류-교류 변환기(310)로부터 출력되는 전력을 받아들여 축전지(BA)를 충전하거나, 양방향 변환기(320)가 축전지(BA)로부터 방전되는 전력을 부하(LD)로 공급하는 기능을 수행하게 된다.
전류원인 태양광 패널(PV)은 고유의 최대 전력점(MPPT) 운전을 실시하게 된다. 즉, 태양광 패널(PV)은 전류원으로서 계통 역할을 수행하는 양방향 변환기(320)로부터의 전압 및 주파수를 추종하는 것에 의해, 양방향 변환기(320)에 연계하여 운전을 실시하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)은, 두 개의 서로 상이한 특성을 갖는 인버터인 직류-교류 변환기(310) 및 양방향 변환기(320)에 의해 전압원과 전류원으로 연동하여 병렬로 운전함으로써 부하(LD)에 안정적인 전력을 공급할 수 있다. 아울러, 전압원인 양방향 변환기(320)를 제어하게 되면, 전류원인 직류-교류 변환기(310)가 양방향 변환기(320)의 전압 및 주파수를 추종하게 되므로, 전류원인 직류-교류 변환기(310)에 대한 제어가 용이하게 된다.
또한, 본 발명에서는 태양광 패널(PV)에서 생성된 전력이 직류-교류 변환기(310)만 거쳐서 부하(LD)로 공급될 수 있어, 높은 전력 변환 효율도 기대할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드는 다음과 같은 특징을 갖는다. 참고로, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드는 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
직류-교류 변환기(310)는 전류원으로서 양방향 변환기(320)의 전압과 주파수를 기준으로 하여 연계 운전을 실시한다. 즉, 직류-교류 변환기(310)와 양방향 변환기(320)는 병렬로 연동하여 운전을 실시하게 된다.
본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드는, 태양광 패널(PV)에서 발전한 잉여 전력을 처리하는 문제로 축전지(BA)의 충전 상태(State Of Charge, SOC)가 일정값을 넘어서게 되면 태양광 패널(PV)에서 발생하는 전력으로 인해 축전지(BA)에 과충전이 발생하는 문제가 발생할 수 있음으로 축전지(BA)의 충전 상태를 살펴 태양광 패널(PV)의 발전량을 제어하는 특징을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에서는 축전지(BA)의 충전 상태가 설정값 이상이면 태양광 패널(PV)에 의한 전력의 생성을 정지하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드를 정리한 표이다. 아울러, 도 6은 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드의 흐름도이다.
도 5 및 도 6에 의해 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드를 결정시, 조건으로는 태양광 패널(PV)로부터 전력 및 축전지(BA)의 충방전 상태를 이용한다. 구체적으로, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 모드는, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 5가지 모드로 구분될 수 있다. 그 제 1 모드 내지 제 5 모드는 다음과 같다.
(1) 제 1 모드 : 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 이상이고 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 1 값 이상인 경우, 축전지(BA)의 충전을 정지하고 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력을 공급한다.
(2) 제 2 모드 : 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 이상이고 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 1 값 미만인 경우, 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력을 공급하고, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력 중 부하(LD)로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 축전지(BA)의 충전을 실시한다.
(3) 제 3 모드 : 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 미만인 경우, 축전지(BA)를 방전하고, 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력 및 축전지(BA)로부터 방전된 전력을 공급한다.
(4) 제 4 모드 : 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되지 않고, 축전지(BA)의 방전 심도값이 제 2 값 이상인 경우, 축전지(BA)를 방전하여 부하(LD)로 축전지(BA)로부터 방전된 전력을 공급한다.
(5) 제 5 모드 : 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되지 않고, 축전지(BA)의 방전 심도(Depth Of Discharge, DOD)값이 제 2 값 미만인 경우, 발전기(G)를 운전하여 부하(LD)로 발전기(G)로부터 생성된 전력을 공급하고, 발전기(G)로부터 생성된 전력 중 부하(LD)로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 축전지(BA)의 충전을 실시한다. 아울러, 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 3 값 이상인 경우, 축전지(BA)의 충전을 정지한다.
본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은 다음과 같이 구체적인 단계로 표현할 수 있다. 참고로, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, 구체적으로 프로세서를 포함하는 제어기(미도시)에 의해 실시되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고 있는 지를 판단하고(S10), S10 단계의 판단 결과, 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고 있는 경우, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 이상인지를 판단한다(S20). 또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, S20 단계의 판단 결과, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 이상인 경우 축전지(BA)의 상태를 파악하고(S30), 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 1 값 이상인지를 판단한다(S40). 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, S40 단계의 판단 결과, 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 1 값 이상인 경우, 축전지(BA)의 충전을 정지하고(S50), 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력을 공급한다(S60).
아울러, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, S40 단계의 판단 결과, 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 1 값 미만인 경우, 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력을 공급하고, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력 중 부하(LD)로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 축전지(BA)의 충전을 실시한다(S70). 또한, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, S20 단계의 판단 결과, 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력이 부하(LD)에서 요구하는 전력 미만인 경우, 축전지(BA)를 방전하고, 부하(LD)로 태양광 패널(PV)로부터 생성된 전력 및 축전지(BA)로부터 방전된 전력을 공급한다(S80).
그리고, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, S10 단계의 판단 결과, 태양광 패널(PV)로부터 전력이 생성되고 있지 않은 경우, 축전지(BA)의 방전 심도값이 제 2 값 이상인지를 판단한다(S90). 아울러, S90 단계의 판단 결과, 축전지(BA)의 방전 심도값이 제 2 값 이상인 경우, 축전지(BA)를 방전하여(S100) 부하(LD)로 축전지(BA)로부터 방전된 전력을 공급한다(S110). 또한, S90 단계의 판단 결과, 축전지(BA)의 방전 심도값이 제 2 값 미만인 경우, 발전기(G)를 운전하고(S120), 부하(LD)로 발전기(G)로부터 생성된 전력을 공급하고, 발전기(G)로부터 생성된 전력 중 부하(LD)로 공급하고(S130) 남은 남은 잉여 전력에 의해 축전지(BA)의 충전을 실시한다(S140). 아울러, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 의한 운전 방법은, 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 3 값 이상인 지를 판단하고(S150), S150 단계의 판단 결과, 축전지(BA)의 충전 상태값이 제 3 값 이상인 경우, 축전지(BA)의 충전을 정지한다(S160).
상술한 바와 같이, 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템(300)에 따르면, 전류원인 태양광 패널(PV)과 전압원인 축전지(BA)로부터의 전력을 연동하여 병렬로 운전하는 것에 의해 전력 변환에 따른 효율도 향상시키고, 제어도 용이함을 알 수 있다.
300 : 본 발명의 독립형 마이크로그리드 시스템
310 : 직류-교류 변환기
320 : 양방향 변환기
330 : 교류-직류 변환기
D : 다이오드
PV : 태양광 패널
LD : 부하
BA : 축전지
G : 발전기

Claims (10)

  1. 마이크로그리드 시스템에 있어서,
    태양광 패널로부터 생성된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류-교류 변환기;
    직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하거나, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 양방향 변환기; 및
    발전기로부터의 생성된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력하는 교류-직류 변환기;를 포함하되,
    상기 직류-교류 변환기의 출력 및 상기 양방향 변환기의 교류 단자는, 서로 연결되고,
    상기 양방향 변환기의 직류 단자는, 축전지와 연결되고,
    상기 교류-직류 변환기의 출력은, 상기 축전지 및 상기 양방향 변환기의 직류 단자와 연결되고,
    상기 직류-교류 변환기의 출력 및 상기 양방향 변환기의 교류 단자는, 부하와 연결되고,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 이상인 경우, 상기 축전지를 방전하여 상기 부하로 상기 축전지로부터 방전된 전력을 공급하고,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만인 경우, 상기 발전기를 운전하여 상기 부하로 상기 발전기로부터 생성된 전력을 공급하되,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 3 값 미만인 경우 상기 발전기로부터 생성된 전력 중 상기 부하로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 상기 축전지의 충전을 실시하고,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되지 않고, 상기 축전지의 방전 심도값이 제 2 값 미만이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 3 값 이상인 경우, 상기 축전지의 충전을 정지하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로그리드 시스템은,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 이상이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 1 값 이상인 경우, 상기 축전지의 충전을 정지하고 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로그리드 시스템은,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 이상이고 상기 축전지의 충전 상태값이 제 1 값 미만인 경우, 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력을 공급하고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력 중 상기 부하로 공급하고 남은 잉여 전력에 의해 상기 축전지의 충전을 실시하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로그리드 시스템은,
    상기 태양광 패널로부터 전력이 생성되고, 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력이 상기 부하에서 요구하는 전력 미만인 경우, 상기 축전지를 방전하고, 상기 부하로 상기 태양광 패널로부터 생성된 전력 및 상기 축전지로부터 방전된 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로그리드 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220168421A (ko) * 2021-06-16 2022-12-23 (주)에스엔디파워닉스 독립형 마이크로그리드 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020080614A (ko) * 2001-04-16 2002-10-26 한국전기연구원 복합발전전원의 공급장치 및 방법
JP2015177606A (ja) * 2014-03-13 2015-10-05 オムロン株式会社 分散型電源システムの制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム及び、分散型電源システムの制御方法
KR20160053213A (ko) * 2014-10-31 2016-05-13 한국전기연구원 교류공통모선형 하이브리드 전원 시스템 및 그 제어방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020080614A (ko) * 2001-04-16 2002-10-26 한국전기연구원 복합발전전원의 공급장치 및 방법
JP2015177606A (ja) * 2014-03-13 2015-10-05 オムロン株式会社 分散型電源システムの制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム及び、分散型電源システムの制御方法
KR20160053213A (ko) * 2014-10-31 2016-05-13 한국전기연구원 교류공통모선형 하이브리드 전원 시스템 및 그 제어방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220168421A (ko) * 2021-06-16 2022-12-23 (주)에스엔디파워닉스 독립형 마이크로그리드 시스템
KR102558178B1 (ko) 2021-06-16 2023-07-21 (주)에스엔디파워닉스 독립형 마이크로그리드 시스템

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