KR102046820B1 - Power distribution apparatus based on generation voltage of solar-cell power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양열 또는 태양광 등 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 전력 분배를 위한 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 발전 시 태양광 또는 태양열의 세기에 따라 변동되는 발전 전압에 따라서 전력을 효율적으로 분배함으로써, 저전압 및 고전압 발생 시의 전력 사용처를 최적의 환경 하에서 이루어지도록 분배하여, 전력 사용의 효율성 향상 및 솔라셀 발전 시스템 하에서의 인버터의 화재 발생 또는 작동 중단 현상을 최소화하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for power distribution of a power generation system using solar cells such as solar heat or solar light, specifically, by efficiently distributing power according to a power generation voltage that varies according to the intensity of sunlight or solar heat during power generation. The present invention relates to a technology for improving power efficiency and minimizing the occurrence of fire or shutdown of an inverter under a solar cell power generation system by distributing power usage at low and high voltages in an optimal environment.
최근 태양열 또는 태양광 등을 이용한 낸난방 또는 발전 시스템은, 친환경적 에너지 하베스팅 기술 및 자원 절약의 측면에서 크게 활성화되고 있다. 외부로 노출되는 건축물, 사용되지 않는 평지 또는 임야 등에 태양광 또는 태양열을 이용하여 발전을 할 수 있는 전지판 모듈을 설치하고, 이로부터 생산되는 전력을 사용하거나 배터리에 충전하며, 필요에 따라서 잉여 전력의 경우 한전에 송전함으로써 전기를 판매한다.Recently, heating or power generation systems using solar heat or solar light have been greatly activated in terms of eco-friendly energy harvesting technology and resource saving. Install panel modules that can generate electricity using solar light or solar heat in buildings exposed to the outside, on unused flats or in forests, and use the power generated from them or charge them in batteries, In this case, electricity is sold by transmitting electricity.
이로써, 발전소로부터 생산되는 전기의 소모를 최소화하고, 발전소에 잉여 전력을 송전하여 판매함으로써, 전기 요금과 상계 처리하여 전기 요금의 절약을 함으로써 전기 에너지 소비 및 재생산에 큰 도움이 된다. 이러한 이유로, 농촌 또는 도시 등 어디에서도, 최근에는 태양광 또는 태양열 등 솔라셀을 이용한 발전 시스템에 설치된 것을 확인할 수 있고, 스마트 그리드 시스템을 적용하여 해당 전력을 관리하고 있다.In this way, by minimizing the consumption of electricity produced from the power plant, by transmitting and selling surplus power to the power plant, by offsetting the electricity bill to save the electricity bill, it is a great help in electrical energy consumption and reproduction. For this reason, even in rural or urban areas, it can be confirmed that recently installed in a power generation system using solar cells, such as solar light or solar heat, and manages the power by applying a smart grid system.
이러한 솔라셀을 이용한 발전 시스템은 날씨에 따라서 태양광 및 태양열을 이용할 수 있는 양이 크게 달라지고, 솔라셀의 스펙에 따라서 실시간 또는 일정한 주기 단위로 생산되는 전력의 전압이 변동될 수 있다. 또한 솔라셀에서 생산되는 직류 전력은 사용 시 교류 전력으로 변환해야 하는 과제가 있다.The power generation system using such a solar cell can vary greatly in the amount of sunlight and solar heat available depending on the weather, and the voltage of the power produced in real time or at regular intervals can vary according to the specification of the solar cell. In addition, the DC power produced in the solar cell has a problem that must be converted to AC power in use.
이에 따라서 직류/직류 또는 직류/교류 변환기 및 전압 승강장치를 포함하는 인버터(Inverter)는 솔라셀을 이용한 발전 시스템에 있어서 필수적인 디바이스(Device)로 인식되고 있다. 특히, 솔라셀을 이용한 발전 시스템에 있어서 사용 전력의 사용, 생산 전력의 사용 여부에 따른 충전 배터리에 대한 충전 및 잉여 전력의 송전을 제어하기 위해서는, 단순한 인버터가 아닌, 해당 조건에 따라서 변환 조건을 달리하는 하이브리드 인버터(Hybrid Inverter)의 개발이 요구되어 왔다.Accordingly, an inverter including a DC / DC or DC / AC converter and a voltage lift device is recognized as an essential device in a power generation system using a solar cell. In particular, in the power generation system using a solar cell, in order to control the charging of the rechargeable battery according to the use of the used power, the use of the production power, and the transmission of the surplus power, the conversion conditions are different according to the corresponding conditions, not just an inverter. The development of a hybrid inverter (Hybrid Inverter) has been required.
이에 도 1과 같은 기존의 하이브리드 인버터가 현재 사용되고 있다. 도 1을 참조하면, 기존의 하이브리드 인버터(1)는 다수의 솔라셀을 포함하는 전지판 모듈(100)과 연결되어 전지판 모듈(100)로부터 태양광 또는 태양열을 이용하여 생상되는 직류 전원을 공급받아, 특정 조건에 따라서 하이브리드 인버터(1)에 연결되어 전기 에너지를 이용하여 작동함으로써 특정 기능을 수행하도록 하는 전력 소비원으로서의 부하(2)에 전력을 공급하여 해당 기능을 수행하도록 하거나, 충전 배터리(3)에 전력을 공급하여 충전 배터리(3)를 충전하여 이후 환경에 따라서 전지판 모듈(100)로부터 충분한 전력이 발생되지 않을 시 부하(2)가 충전 배터리(3)로부터 전력을 공급받도록 하거나, 잉여 전력의 경우 계량기(4)를 통해 한전의 송전 라인(5)에 전력을 공급하여 한전에 전력을 판매하도록 기능하게 된다.Accordingly, the existing hybrid inverter as shown in FIG. 1 is currently used. Referring to FIG. 1, the conventional hybrid inverter 1 is connected to a
이때, 도 1과 같은 기존의 하이브리드 인버터(1)는 기능 수행 시, 광량이 충분할 때 전지판 모듈(100)로부터 생산되는 전력을 상술한 바와 같이 부하(2) 및 계량기(4) 등의 송전 라인(5)에 공급하도록 제어한다. 한편 주간에 전지판 모듈(100)로부터의 전력 생산이 충분치 않거나 정전 발생 시 충전 배터리(3)에서 부하(2)에 전력을 추가적으로 공급하도록 제어한다. In this case, the existing hybrid inverter 1 as shown in FIG. 1 performs power transmission lines such as the
또한 주간에 충전 배터리(3)의 충전량이 부족한 경우 충전 배터리(3)에 전력을 공급하여 충전 배터리(3)를 충전하도록 제어하거나, 야간의 정전 시 충전 배터리(3)로부터 부하(2)에 전력을 공급하도록 제어한다. 한편 야간에 충전 배터리(3)의 충전량이 부족한 경우 계량기(4)를 통해 송전 라인(5)으로부터 저렴한 심야 전력을 공급받아 충전 배터리(3)를 충전하도록 제어한다.In addition, when the charge amount of the
이러한 기능은 전력 소모를 절약할 수 있는 효과가 있지만, 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다. 먼저, 기존의 하이브리드 인버터(1)의 경우 처리 가능한 전압의 범위가 단일하게 정해져 있다. 예를 들어 일반적인 인버터의 경우 처리 가능한 전압이 상용 전압 범위로서 220V에서 400V 정도로 정해져 있다. 이러한 이유로, 전지판 모듈(100)에서 광량에 따라서 생산되는 전력의 크기에 따라서 공급되는 직류 전원의 전압이 220V 이하인 경우, 인버터(1)에서 이를 승압하여 부하(2) 등에 제공해야 하는데, 이경우 전력 효율이 20%가량 저하되는 문제가 있다. 한편, 400V이상이 되는 경우, 이를 부하(2) 또는 송전 라인(5)에 제공 시 송전 라인(5)과의 정격 전압 오차 및 부하(2)의 작동 전압에 대한 범위에 의하여 문제가 발생하고, 이에 따른 상술한 인버터(1)의 전압 범위 제한에 의하면, 400V 이상의 전압이 직류 전원으로 인버터(1)에 인가되는 경우 인버터(1)의 작동이 종단되고, 이를 강압한 후 인버터(1)를 재작동시키기 위해서는 인버터(1)가 일정 시간(약 1분 내지 7분) 동안 재부팅되어야 하기 때문에, 해당 시간 동안의 전력이 생산이 중단되어, 발전 시스템의 효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.This function has the effect of saving power consumption, but the following problems occur. First, in the case of the conventional hybrid inverter 1, the range of the voltage which can be processed is determined singularly. For example, in a typical inverter, the processable voltage is set at 220V to 400V as a commercial voltage range. For this reason, when the voltage of the DC power supply supplied according to the amount of power produced according to the amount of light in the
이에 본 발명은, 전지판 모듈(100)로부터 광량에 따라서 생산되는 전압의 범위에 관계없이, 배터리, 부하 및 송전 시스템에 적합하도록 전원을 분배하는 새로운 개념의 인버터를 위한 전력 분배가 가능한 기술을 제공하여, 전력의 소비를 최소화하는 한편, 전력의 이용 효율을 극대화하는 기술을 제공하는 데 일 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a technology capable of power distribution for an inverter of a new concept for distributing power to be suitable for a battery, a load, and a power transmission system, regardless of the range of voltage produced according to the amount of light from the
또한, 전압에 따라서 인버터의 작동이 중단되고 재부팅됨에 따라서 각 디바이스의 수명이 단축되거나 발전이 중단되는 것을 방지하여, 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 유지 보수성을 크게 향상하고, 발전 시스템 자체의 이용 효율을 극대화하는 데 다른 목적이 있다.In addition, as the inverter is stopped and rebooted according to the voltage, the lifespan of each device is prevented from being shortened or power generation is stopped, thereby greatly improving the maintainability of the power generation system using the solar cell and improving the efficiency of using the power generation system itself. There is another purpose to maximize.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치는, 태양광 또는 태양열을 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 다수의 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원의 전압을 체크하는 전압 감지부; 상기 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 전원 입력단을 통해 공급받아 변압된 직류 또는 교류 전력을 생산하여 전원 출력단을 통해 전력을 소비하는 서로 다른 로드부에 송전하는 다수의 변환 모듈을 포함하여 구성되되, 각 변환 모듈은 전원 입력단에 인가되는 전압이 낮은 순으로 기설정된 제1 범위의 저전압단 타입의 변환 모듈, 제2 범위의 중전압단 타입의 변환 모듈 및 제3 범위의 고전압단 타입의 변환 모듈로 구분되는 다수의 변환 모듈을 포함하는 전력 변환부; 및 상기 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 인가받고, 상기 전력 변환부에 포함된 변환 모듈의 전원 입력단 각각에 전원을 인가하되, 상기 전압 감지부로부터 체크되는 전압에 따라서 전력을 상기 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단으로 구분하여, 상기 3 타입의 변환 모듈 중 상기 구분된 전력단에 대응되는 타입의 변환 모듈에 전원을 인가하도록 송전을 제어하는 전압 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell according to an embodiment of the present invention, from a plurality of panel modules for generating power by converting sunlight or solar heat into electrical energy A voltage sensing unit checking a voltage of a supplied DC power supply; Comprising a plurality of conversion module for receiving the direct current power supplied from the panel module through the power input terminal to produce a transformed direct current or alternating current power to transmit to different loads that consume power through the power output terminal, each The conversion module is divided into a low voltage stage type conversion module of a first range, a medium voltage end type conversion module of a second range, and a high voltage end type conversion module of a third range, which are set in descending order of the voltage applied to the power input terminal. A power converter including a plurality of conversion modules; And receiving DC power supplied from the panel module and applying power to each of the power input terminals of the conversion module included in the power converter, wherein the power is supplied to the low voltage terminal and the medium voltage terminal according to the voltage checked by the voltage sensing unit. And a voltage adjusting unit configured to divide power into power stages of a high voltage stage and control power transmission to apply power to a conversion module of a type corresponding to the divided power stages among the three types of conversion modules.
상기 저전압단 타입의 변환 모듈은, 전원 출력단에 다수의 충전 배터리가 연결된 승압 또는 강압용 직류/직류 변환기인 제1 변환기를 포함하며, 상기 저전압단의 최대 임계 전압은 과잉충전 방지를 위해서 상기 다수의 충전 배터리의 연결 상태 및 배터리 각각의 용량에 따라서 세팅된 기설정된 기준 전압인 것이 바람직하다.The low voltage stage type conversion module includes a first converter which is a boost or step-down DC / DC converter having a plurality of rechargeable batteries connected to a power output stage, and the maximum threshold voltage of the low voltage stage is used to prevent overcharge. Preferably, the reference voltage is set according to the connection state of the rechargeable battery and the capacity of each battery.
상기 저전압단의 상기 제1 범위는 0V 내지 150V인 것이 바람직하다.The first range of the low voltage terminal is preferably 0V to 150V.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은, 전원 출력단에 다수의 충전 배터리, 전력 사용을 위한 다수의 부하 및 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템 중 어느 하나에 연결된 직류/직류 변환기인 제2 변환기 및 직류/교류 변환기인 제3 변환기 중 적어도 하나를 포함하여 구성되며, 상기 중전압단의 상기 제2 범위는 150V 내지 400V인 것이 바람직하다.The medium voltage stage type conversion module may include a second converter which is a DC / DC converter connected to any one of a plurality of rechargeable batteries, a plurality of loads for power use, and a power transmission system for transmitting power generated by KEPCO at a power output stage; It is configured to include at least one of the third converter, which is a DC / AC converter, wherein the second range of the medium voltage terminal is preferably 150V to 400V.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은, 제1 스위칭부를 포함하고, 상기 제1 스위칭부에 의하여, 상기 충전 배터리의 충전량, 상기 다수의 부하에서 사용되는 전력량에 따라서 자동으로 상기 충전 배터리에 대한 충전 모드, 상기 다수의 부하에 대한 전력 공급 모드 및 상기 한전으로의 송전 시스템에 대한 송전 모드 중 어느 하나로 작동되는 것이 바람직하다.The medium voltage stage type conversion module includes a first switching unit, and by the first switching unit, a charging mode for the rechargeable battery automatically according to the charging amount of the rechargeable battery, the amount of power used in the plurality of loads, It is preferable to operate in any one of a power supply mode for the plurality of loads and a power transmission mode for the power transmission system to the KEPCO.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은, 상기 제2 변환기는 충전 모드 시 작동되고, 상기 제3 변환기는 전력 공급 모드 및 송전 모드 시 작동되도록 상기 제1 스위칭부에 의하여 연결이 제어되는 것이 바람직하다.In the conversion module of the medium voltage stage type, the second converter is operated in the charging mode, and the third converter is controlled by the first switching unit to be operated in the power supply mode and the power transmission mode.
상기 고전압단 타입의 변환 모듈은, 전원 출력단에 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템에 연결된 직류/교류 변환기인 제4 변환기; 상기 제4 변환기에 연결된 계량기; 및 상기 계량기에 연결되어 상기 송전 시스템에 전력을 송전하는 송전 라인;을 포함하여 구성됨으로써, 상기 계량기를 통해 송전 라인에 전력을 송전하도록 하며, 송전되는 전력이 상기 계량기에 의하여 측정됨으로써 송전되는 전력량이 상기 계량기에 반영되도록 구성되는 것이 바람직하다.The high voltage stage type conversion module may include: a fourth converter which is a DC / AC converter connected to a power transmission system for transmitting electric power produced by KEPCO to a power output terminal; A meter connected to the fourth transducer; And a power transmission line connected to the meter for transmitting power to the power transmission system, thereby transmitting power to the power transmission line through the meter, and the amount of power transmitted by the power being transmitted is measured by the meter. It is preferably configured to reflect the meter.
상기 고전압단 타입의 변환 모듈은, 상기 계량기에 상기 송전 라인과 구분되어 연결된 교류/직류 변환기인 제5 변환기;를 더 포함하여 구성됨으로써, 송전되는 전력 이외의 잉여 전력은 상기 제5 변환기에 인가되도록 상기 계량기에 포함된 제2 스위칭부에 의하여 제어되고, 상기 제5 변환기에 의하여 변환된 직류 전력은 충전 배터리에 연결되도록 구성되어 상기 잉여 전력이 상기 충전 배터리의 충전에 사용되도록 제어되는 것이 바람직하다.The high voltage stage type conversion module further includes a fifth converter, which is an AC / DC converter connected to the meter separately from the power transmission line, such that surplus power other than the transmitted power is applied to the fifth converter. Preferably, the DC power controlled by the second switching unit included in the meter is configured to be connected to the rechargeable battery so that the surplus power is used to charge the rechargeable battery.
상기 고전압단의 상기 제3 범위는 400V 이상 상기 다수의 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원의 최대 전압 이하인 것이 바람직하다.The third range of the high voltage terminal is preferably 400V or more and less than or equal to a maximum voltage of the DC power supplied from the plurality of panel modules.
상기 전압 조정부는, 상기 전압 감지부에 의하여 생성되는 체크된 전압값을 입력 신호로 수신하는 입력단과, 상기 전압값에 따라서 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단 중 어느 한 전력단을 식별하는 식별 신호를 출력 신호로 송출하는 출력단을 포함하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈의 출력단을 제어 신호로 인가받아, 인가받은 제어 신호에 따라서 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 상기 다수의 변환 모듈 중 어느 한 변환 모듈에 인가하는 스위칭 회로인 제3 스위칭부;를 포함하는 것이 바람직하다.The voltage adjusting unit may include an input terminal configured to receive a checked voltage value generated by the voltage sensing unit as an input signal, and identify one of the power terminals of the low voltage terminal, the medium voltage terminal, and the high voltage terminal according to the voltage value. A control module including an output terminal for outputting an identification signal as an output signal; And a third switching unit which is a switching circuit which receives an output terminal of the control module as a control signal and applies DC power supplied from the panel module to any one of the plurality of conversion modules according to the received control signal. It is desirable to.
본 발명에 의하면, 전지판 모듈(100)에 의하여 생상되는 직류 전원이 가질 수 있는 모든 전압의 범위를, 일반적인 중전압단을 기준으로 저전압단 및 고전압단에 대한 처리가 가능한 변환 모듈을 각각 구비하도록 하고, 이를 통해서 저전압단, 중전압단 및 고전압단에서 각기 서로의 전압 범위에서 최적의 효율을 갖는 이용 대상으로 전력을 공급하도록 제어하게 된다.According to the present invention, a range of all voltages that the DC power generated by the
이를 통해, 특정 이용 대상에 전력을 공급하기 위해서, 하나의 인버터를 이용하여 정해진 전압으로 승강압한 뒤 해당 이용 대상에 대한 전력을 공급함으로써, 전력이 비효율적으로 소비되거나 인버터의 스펙에 따른 동작의 중단이 일어나는 현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.Through this, in order to supply power to a specific object of use, the voltage is boosted to a predetermined voltage using a single inverter, and then the power is supplied to the object of use, thereby inefficiently consuming power or interrupting operation according to the specifications of the inverter. This has the effect of minimizing this phenomenon.
또한 상술한 문제점으로서, 인버터의 단일 처리 가능 전압 범위에 따라서, 고전압단에서 인버터의 동작이 중단되어 재부팅하는 현상의 반복에 의하여, 인버터의 고장, 수명 단축이 발생할 수 있는 가능성 및 발전 자체가 중단되는 현상을 최소화할 수 있기 때문에, 솔라셀을 이용한 발전 시스템에 있어서 인버터의 유지보수성 및 수명이 크게 향상되는 효과가 있다.In addition, as a problem described above, according to the single processable voltage range of the inverter, the inverter is stopped and rebooted at a high voltage stage, the inverter may fail, the possibility of shortening the life, and power generation itself may be interrupted. Since the phenomenon can be minimized, maintenance and lifespan of the inverter can be greatly improved in the power generation system using the solar cell.
도 1은 기존의 하이브리드 인버터 시스템의 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 개략적인 구조도.
도 3은 본 발명의 전력 변환부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 개략적인 구조도.
도 4는 본 발명의 전압 조정부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 개략적인 구조도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 기능 수행을 시각적으로 설명하기 위한 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 기능 흐름을 설명하기 위한 개략적인 플로우차트.1 is a view for schematically illustrating the structure of a conventional hybrid inverter system.
2 is a schematic structural diagram of a power distribution device according to a power generation voltage of a power generation system using a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic structural diagram for explaining in detail the configuration of the power converter of the present invention.
4 is a schematic structural diagram for explaining in detail the configuration of the voltage adjusting unit of the present invention.
5 is a schematic diagram for visually explaining the function performance of the power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using the solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic flowchart illustrating a functional flow of a power distribution device according to a power generation voltage of a power generation system using a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.In the following, various embodiments and / or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by one of ordinary skill in the art that this aspect (s) may be practiced without these specific details. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of the one or more aspects. However, these aspects are exemplary and some of the various methods in the principles of the various aspects may be used and the descriptions described are intended to include all such aspects and their equivalents.
본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.As used herein, “an embodiment”, “an example”, “aspect”, “an example”, and the like, may not be construed that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. .
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms "comprises" and / or "comprising" mean that such features and / or components are present, but exclude the presence or addition of one or more other features, components, and / or groups thereof. It should be understood that it does not.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, in the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms are generally understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. It has the same meaning. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and ideally or excessively formal meanings are not defined clearly in the embodiments of the present invention. Not interpreted as
또한 본 발명에서 첨부된 도면의 도시 사항은 본 발명의 기술적 특징을 부각하여 설명하기 위해서, 본 발명과 동일한 기술 분야에서 적용되는 일반적인 기기/구성/장치 등의 일부 구성에 대한 도시 및 이에 대한 설명이 생략될 수 있다. 또한 동일한 목적으로, 일부 구성에 대한 도시가 확대되거나 과도하게 부각되어 도시되거나 그 도시가 축소 또는 생략될 수 있으나, 이러한 도시 사항이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아님은 당연할 것이다.In addition, in the drawings of the accompanying drawings of the present invention to illustrate the technical features of the present invention, the illustration and description thereof for some components of a general device / configuration / device, etc. applied in the same technical field as the present invention May be omitted. In addition, for the same purpose, although the city for some components may be enlarged or excessively highlighted, or the city may be reduced or omitted, it will be obvious that such matters do not limit the scope of the present invention.
또한 본 발명의 상세한 설명에 있어서 각 설명의 이해를 위해서 하나 이상의 도면이 동시에 참조되어 설명될 수 있음은 당연할 것이다.In addition, in the detailed description of the present invention, it will be apparent that one or more drawings may be described with reference to the drawings for the understanding of each description.
도 1은 기존의 하이브리드 인버터 시스템의 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 개략적인 구조도, 도 3은 본 발명의 전력 변환부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 개략적인 구조도, 도 4는 본 발명의 전압 조정부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 개략적인 구조도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 기능 수행을 시각적으로 설명하기 위한 개략도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치의 기능 흐름을 설명하기 위한 개략적인 플로우차트이다.1 is a view for schematically illustrating the structure of a conventional hybrid inverter system, FIG. 2 is a schematic structural diagram of a power distribution device according to a power generation voltage of a power generation system using a solar cell according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic structural diagram for explaining in detail the configuration of the power converter of the present invention, Figure 4 is a schematic structural diagram for explaining the configuration of the voltage adjusting unit of the present invention in detail, Figure 5 is an embodiment of the present invention Figure 6 is a schematic diagram for visually explaining the function of the power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell, Figure 6 is the power according to the power generation voltage of a power generation system using a solar cell according to an embodiment of the present invention A schematic flowchart for explaining the functional flow of the distribution device.
이하의 설명에 있어서, 도 1에 대한 설명은 상술한 배경 기술에 대한 기존의 하이브리드 인버터에 대한 설명에서 이미 기술한 바, 불필요한 중복 설명을 피하기 위해서 이를 생략하기로 한다.In the following description, since the description of FIG. 1 has already been described in the description of the existing hybrid inverter for the background art described above, it will be omitted in order to avoid unnecessary description.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치(10)는, 전압 감지부(11), 전력 변환부(12) 및 전압 조정부(13)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 2 to 6, the
전압 감지부(11)는 태양광 또는 태양열을 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 다수의 전지판 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원의 전압을 체크하는 기능을 수행한다. The
상술한 기능을 수행하기 위해서 전압 감지부(11)는 하이브리드 인버터의 기능에 더하여, 본 발명의 특징적 기능을 수행하기 위하여 구성되는 전압 조정부(13)와 전지판 모듈(100) 사이에 연결된 직류 전원의 송전을 위한 전원 라인(d1)에 접속되는 하나 이상의 전압 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 전압 감지부(11)의 출력값은 상술한 전지판 모듈(100)에 의하여 생산되어 전압 조정부(13)를 향하여 흐르는 직류 전원의 전압값임이 바람직하다.In order to perform the above-described function, the
전력 변환부(12)는 전지판 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원을 전원 입력단을 통해 공급받아 변압된 직류 또는 교류 전력을 생산하여 전원 출력단을 통해 전력을 소비하는 서로 다른 로드부에 송전하는 다수의 변환 모듈을 포함하여 구성되되, 각 변환 모듈은 전원 입력단에 인가되는 전압이 낮은 순으로 기설정된 제1 범위의 저전압단 타입의 변환 모듈, 제2 범위의 중전압단 타입의 변환 모듈 및 제3 범위의 고전압단 타입의 변환 모듈로 구분되는 다수의 변환 모듈을 포함하는 구성을 의미한다.The
전력 변환부(12)에 포함된 저전압단 타입의 변환 모듈, 중전압단 타입의 변환 모듈 및 고전압단 타입의 변환 모듈에 대해서 선택적으로 전원을 인가하도록 송전을 제어하는 구성은 상술한 전압 조정부(12)이다. 즉, 전압 조정부(12)는 전압 감지부(11)로부터 체크되는 전압, 즉 전압 감지부(11)의 출력값에 따라서 전력을 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단으로 구분하여, 상술한 3 타입의 변환 모듈 중 구분된 전력단에 대응되는 타입의 변환 모듈에 전원을 인가하도록 송전을 제어하는 기능을 수행한다.The
이러한 전압 조정부(13)의 구체적인 구성의 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 전압 조정부(13)는 구체적으로 제어 모듈(131) 제3 스위칭부(132)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.An example of the specific configuration of such a
제어 모듈(131)은 전압 감지부(11)에 의하여 생성되는 체크된 전압값을 입력 신호로 수신하는 입력단과, 전압값에 따라서 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단 중 어느 한 전력단을 식별하는 식별 신호를 출력 신호로 송출하는 출력단을 포함하는 구성이다.The
즉 제어 모듈(131)은 제3 스위칭부(132)에 제어 신호를 송출하는 기능을 수행하는 구성으로서, 제어 모듈(131)에 의하여 송출되는 제어 신호는 상술한 바와 같이 전압 감지부(11)에 의하여 생성되는 신호를 기반으로 생성되며, 구체적으로 전원 라인(d1)의 직류 전압값을 의미한다.That is, the
제어 모듈(131)은 직류 전압값을 입력값으로 수신한 뒤 해당 전압값이 상술한 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단 중 어느 전압 범위에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단된 전압 범위에 따라서 어느 한 전력단을 지시한 뒤, 이를 지시할 수 있는 식별 신호를 출력 신호로 송출하게 된다.The
제3 스위칭부(132)는 상술한 전력 변환부(12)와 전원 라인(d1)을 연결하여 전원 라인(d1)을 흐르는 전지판 모듈(100)에 의하여 생성되는 전력을 전력 변환부(12)에 포함된 다수의 변환 모듈 중 어느 하나에 송전하도록 제어하는 일종의 릴레이 회로를 포함하는 구성을 의미한다.The
제3 스위칭부(132)는 상술한 제어 모듈(131)의 출력단을 제어 신호로 인가받는데, 즉 상술한 어느 한 전력단을 지시하는 식별 신호를 인가받고, 해당 제어 신호에 포함된 식별 신호에 따라서, 전지판 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원을 다수의 변환 모듈 중 어느 한 변환 모듈에 인가하도록 하는 스위칭 회로인 것이다.The
다시 도 2에 대한 설명으로 돌아와서, 상술한 전압 조정부(13)에 의하여 저전압단, 중전압단 및 고전압단 중 어느 한 전력단은 각 전력단의 전력을 공급받아 다수의 로드부 중 어느 하나에 인가하는 다수의 변환 모듈에 대응되며, 다수의 변환 모듈은 전력 변환부(12)에 포함되는 구성으로 기능을 수행한다. 전력 변환부(12)에 포함되는 다수의 변환 모듈의 구체적인 구성 예가 도 3에 도시되어 있다.2 again, any one of the low voltage terminal, the medium voltage terminal, and the high voltage terminal is supplied with the power of each power stage and applied to any one of the plurality of load units by the
도 3을 참조하면, 전력 변환부(12)에는 저전압단 타입의 변환 모듈(121), 중전압단 타입의 변환 모듈(122) 및 고전압단 타입의 변환 모듈(123)이 포함될 수 있다. 각 변환 모듈(121)은 상술한 바와 같이 전압 조정부(13)에 포함된 제3 스위칭부(132)에 의하여 전지판 모듈(100)로부터 생성되는 직류 전원을 선택적으로 생성되는 직류 전압의 전압값에 따라서 인가받아, 각 변환 모듈(121, 122, 123)에 연결된 로드부에 각각 전력을 공급하여 각 로드부의 기능이 수행되도록 한다. 또한 각 변환 모듈(121, 122, 123)은 본 발명의 특징적인 기능 수행을 위한 구성이 포함되는 것으로 설명될 것이나, 본 발명의 특징적인 기능 수행을 위한 구성 이외에, 일반적으로 전력을 변환하여 로드에 인가하는 인버터의 기능을 수행하기 위한 공지의 구성에 대한 설명은 불필요한 공지 기술에 대한 설명을 생략하기 위하여 그 설명이 생략되는 것으로 이해될 것이다.Referring to FIG. 3, the
먼저, 저전압단 타입의 변환 모듈(121)은, 전원 출력단에 다수의 충전 배터리(20)가 연결된 구성을 의미한다. 즉, 저전압단 타입의 변환 모듈(121)로부터 송전되는 전력은 충전 배터리(20)에 공급되는 것이다. 충전 배터리(20)에 전력을 공급하기 위해서 도 3에 도시된 바와 같이 저전압단 타입의 변환 모듈(121)은 전지판 모듈(100)에 의하여 생산된 직류 전원(이하 "발전된 전원"이라 함)을 충전 배터리(20)의 충전 정격 전압에 맞도록 승압 또는 강압을 하기 위한 승압 또는 강압용 직류/직류 변환기(DC/DC 변환기)인 제1 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. First, the low voltage conversion
이하의 설명에서 직류/직류 변환기는 직류 전원의 전압을 변환하여 직류 전원으로 변환시키는 일종의 컨버터를 의미하는 것으로, 직류/교류 변환기 또는 교류/직류 변환기는 직류 또는 교류를 교류 또는 직류로 변환하면서 전압을 승압 또는 강압하는 일종의 협의의 인버터를 의미하는 것으로 이해될 것이다.In the following description, a DC / DC converter refers to a kind of converter that converts a voltage of a DC power source into a DC power source, and a DC / AC converter or an AC / DC converter converts a voltage while converting DC or AC into AC or DC. It will be understood that it means a kind of negotiating inverter to step up or step down.
상술한 제1 변환기를 포함하는 저전압단 타입의 변환 모듈(121)은 충전 배터리(20)의 충전 정격 전압에 맞도록 전력을 공급하여야 하며, 이를 위해서 저전압단의 최대 임계 전압은 과잉충전 방지를 위하여 다수의 충전 배터리의 연결 상태(직렬 또는 병렬) 및 배터리 각각의 용량(충전 용량 및 정격 전압)에 따라서 세팅된 기설정된 기준 전압임이 바람직하며, 최저 임계 전압은 저전압단의 특징에 따라 0V임이 바람직하다. 예를 들어 일반적인 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 스펙에 따르면, 저전압단 타입의 변환 모듈(121)의 전압 범위로서 상술한 제1 범위는 예를 들어 0V 내지 150V로 설정될 수 있다.The low voltage stage
한편, 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은, 전원 출력단에 다수의 충전 배터리(20), 전력 사용을 위한 다수의 부하(30) 및 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템(40) 중 어느 하나에 연결된 직류/직류 변환기인 제2 변환기(1221) 및 직류/교류 변환기인 제3 변환기(1222) 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the medium voltage terminal
즉 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은 상술한 기존의 하이브리드 인버터의 기능과 유사한 기능을 수행하는 구성으로서, 일반적인 인버터의 정격 전압인 예를 들어 150V 내지 400V 범위가 중전압단 타입의 변환 모듈(122)에 대응되는 상술한 제2 범위로 설정될 수 있다.That is, the medium voltage stage
즉, 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은 모든 로드부, 즉 충전 배터리(20), 다수의 부하(30) 및 송전 시스템(40) 중 어느 하나에 포함되도록 구성될 수 있는 것이다. That is, the medium voltage stage
본 발명에서 송전 시스템(40)은 후술하는 계량기(1232) 및 송전 라인(1234)을 포함할 수 있는 구성으로서, 후술하는 고전압단 타입의 변환 모듈(123)에 상기의 계량기(1232) 및 송전 라인(1234)에 포함되는 것으로 설명될 것이나, 이는 본 발명의 기능 수행을 위해서 일부 구성을 핵심적인 기능을 수행하는 구성에 포함하여 본 발명의 기능 및 특징에 대한 이해를 돕기 위한 설명이다. 즉, 송전 시스템(40)은 상술한 바와 같이 한전으로 생산된 전력을 송전하는 기능을 수행할 것이기 때문에, 후술하는 계량기(1232) 및 송전 라인(1234)을 포함하는 구성임이 바람직하다.In the present invention, the
즉, 중전압단 타입의 변환 모듈(122)에 송전 시스템(40)에 연결된 것은, 전압 조정부(13)에 의하여 발전된 전원이 중전압단 타입의 변환 모듈(122)에 연결된 경우, 중전압단 타입의 변환 모듈(122)의 기능 수행에 따라서 송전을 하는 송전 모드로 동작할 때에는, 계량기(1232)에 연결되어 송전을 수행하도록 기능되는 것으로 이해되어야 할 것이다.That is, the medium voltage stage
본 발명에서 다수의 부하(30)는, 상술한 발전된 전원을 실질적으로 소비하는 다수의 전기 에너지를 이용하는 디바이스를 의미한다. 즉, 온수기, 난방기, 전열기, 영상기기 등 발전된 전원의 소비처에서 전기 에너지를 공급받아 동작되는 모든 디바이스를 포함하는 개념으로 이해될 것이다.In the present invention, the plurality of
상술한 바와 같이 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은 충전 배터리(20), 부하(30) 및 송전 시스템(40)에 모두 연결되어 동작할 것이기 때문에, 제1 스위칭부(1223)를 추가적으로 포함할 수 있다. 이때 제1 스위칭부(1223)는 도 1에 대한 설명에서 언급한 기존의 하이브리드 인버터의 기능 수행을 위해서 충전 배터리(20), 부하(30) 및 송전 시스템(40)에 각각 변환된 전력을 인가하는 것을 제어하는 기능을 수행하기 위한 일종의 제어 모듈을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.As described above, since the medium voltage terminal
즉, 제1 스위칭부(1223)는 일종의 컴퓨터 장치로서, 상술한 전력 인가 대상의 선택에 따른 전력 인가 제어를 위해서, 전력 인가 전환을 위한 시간, 환경, 사용자의 입력 등에 따른 시나리오 또는 제어 조건에 대한 설정 정보가 저장될 수 있다.That is, the
제1 스위칭부(1223)에 의하여, 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은, 충전 배터리(20)의 충전량, 다수의 부하(30)에서 사용되는 전력량 및 상술한 시간, 환경, 사용자의 입력 등에 따른 시나리오 또는 제어 조건에 대한 설정 정보에 따라서 자동으로 충전 배터리(20)에 대한 충전 모드, 다수의 부하(30)에 대한 전력 공급 모드 및 한전으로의 송전 시스템(40)에 대한 송전 모드 중 어느 하나로 작동되는 것이 바람직하다.By the
예를 들어 상술한 바와 같이, 광량이 충분할 때 전지판 모듈(100)로부터 생산되는 전력을 상술한 바와 같이 부하(30) 및 계량기(1232, 송전 라인(1234)을 포함하는 송전 시스템(40)에 공급하도록 제어할 수 있다. 한편 주간에 전지판 모듈(100)로부터의 전력 생산이 충분치 않거나 정전 발생 시 충전 배터리(20)에서 부하(30)에 전력을 추가적으로 공급하도록 제어할 수 있다. For example, as described above, when the amount of light is sufficient, the power generated from the
또한 주간에 충전 배터리(20)의 충전량이 부족한 경우 충전 배터리(20)에 전력을 공급하여 충전 배터리(20)를 충전하도록 제어하거나, 야간의 정전 시 충전 배터리(20)로부터 부하(30)에 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 한편 야간에 충전 배터리(20)의 충전량이 부족한 경우 계량기(1232)를 통해 송전 라인(1234)에 따른 송전 시스템(40)의 기능을 역으로 제어하여, 저렴한 심야 전력을 공급받아 충전 배터리(20)를 충전하도록 제어할 수 있다.In addition, when the amount of charge of the
이러한 기능의 수행에 따라서 발전된 전원을 직류 또는 교류로 각 전력 타입을 사용하는 로드부에 전송하기 위해서, 예를 들어 중전압단 타입의 변환 모듈(122)은, 제2 변환기(1221)는 충전 모드 시 작동되고, 제3 변환기(1222)는 전력 공급 모드 및 송전 모드 시 작동되도록 제1 스위칭부(1223)에 의하여 전원 라인(d1)과의 연결이 제어되는 것이 바람직하다.In order to transfer the generated power according to the performance of this function to the load unit using each power type by DC or AC, for example, the medium voltage stage
한편 상술한 바와 같이 고전압단 타입의 변환 모듈(123)은 주로 송전 시스템(40)에 연결되어 한전으로의 송전을 수행하는 기능을 수행함이 바람직하다. 이때. 고전압단 타입의 변환 모듈(123)은 한전의 송전 시스템(40)의 송전 프로토콜에 따라서, 한전의 송전 시스템(40)의 정격 규격 범위가 되도록 인가되는 고전압 범위, 즉 제3 범위의 전압을 승압 또는 강압할 수 있다.Meanwhile, as described above, the high voltage stage
상술한 기능을 포함하여, 고전압단 타입의 변환 모듈(123)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제4 변환기(1231), 계량기(1232), 송전 라인(1234)를 포함할 수 있다. Including the above-described function, as illustrated in FIG. 3, the high voltage stage
제4 변환기(1231)는 전원 출력단에 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템(40)에 연결되는 직류/교류 변환기로서, 상술한 바와 같이 전압의 승압 또는 강압 기능을 포함한다.The
계량기(1232)는 상술한 바와 같이 중전압단 타입의 변환 모듈(122)의 기능 수행 시에는 송전 시스템(40)에 포함될 수 있는 구성으로서, 고전압단 타입의 변환 모듈(123)에 포함된 경우, 상술한 바와 같이 계량기(1232)를 통해 송전 라인(1234)에 전력을 송전하도록 하며, 송전되는 전력이 계량기(1232)에 의하여 측정됨으로써 송전되는 전력량이 계량기(1232)에 반영되도록 구성된다. 송전 라인(1234)은 계량기(1232)에 연결되어 송전 시스템(40)에 실질적으로 전력을 송전하여 한전에 전력을 송전하기 위한 구성을 의미한다. As described above, the
한편, 고전압단 타입의 변환 모듈(123)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제5 변환기(1235)를 더 포함하는 동시에 계량기(1232)에 제2 스위칭부(1233)가 포함되거나 계량기(1232)와 제4 변환기(1231) 사이에 계량기(1232)와 별도로 고전압단 타입의 변환 모듈(123)에 포함된 구성으로서 제2 스위칭부(1233)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 3, the high voltage stage
제5 변환기(1235)는 교류/직류 변환기로서, 송전되는 전력 이외의 잉여 전력이 존재할 때, 잉여 전력이 제5 변환기(1235)에 인가되도록 계량기(1232)에 포함된 제2 스위칭부(1233)에 의하여 제어되된다. 이로써, 제5 변환기(1235)에 의하여 변환된 직류 전력은 충전 배터리(20)에 연결되도록 구성되어 잉여 전력이 충전 배터리(20)의 충전에 사용되도록 제어된다. 이를 위해서 고전압단 타입의 변환 모듈(123)의 특성 상, 전력은 전압 분배 타입으로 분배되어, 송전을 위한 정격 전압에 해당하는 전력이 송전 시스템(40)에 상술한 기능 수행에 의하여 송전되도록 제어되고, 나머지 잉여 전력은 충전 배터리(20)의 충전 정격 전압 범위가 되도록 제5 변환기(1235)에 의하여 승압 또는 강압되어 충전 배터리(20)에 송전될 것이다.The
이러한 고전압단의 전력단의 범위인 상술한 제3 범위는 제2 범위와의 관계를 고려할 때 예를 들어 400V가 최저값으로, 다수의 전지판 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원의 최대 전압을 최고값으로 하여 예를 들어 400V 내지 상기의 최대 전압이 그 범위로 설정될 수 있다. 이때 최대 전압은 예를 들어 800V로 설정될 수 있다.In the above-described third range, which is the range of the power stage of the high voltage stage, the maximum value of the DC power supplied from the plurality of
이러한 기능 수행은 예를 들어 도 5 및 6을 통해 이해될 수 있다. 먼저 도 5을 참조하면, 다수의 전지판 모듈(100)로부터 발전되는 전원은, 전지판 모듈(100)이 공급받는 전압에 따라서 상술한 바와 같이 저전압단, 중전압단 및 고전압단으로 구분될 수 있다.This function performance can be understood through, for example, FIGS. 5 and 6. First, referring to FIG. 5, power generated from the plurality of
도 1에 대한 설명에서 언급된 기존의 하이브리드 인버터에 의하면, 처리 가능한 전압의 범위가 단일하게 정해져 있으며, 예를 들어 일반적인 인버터의 경우 처리 가능한 전압이 상용 전압 범위로서 220V에서 400V 정도로 정해져 있어, 상술한 바와 같이 본 발명의 경우에서 저전압단에 해당하는 전압에 발전된 전원이 속하는 경우 기능 수행을 위한 승압에 따라서 이용 효율이 20%가량 저하되는 문제가 있다. According to the conventional hybrid inverter mentioned in the description of FIG. 1, a range of processable voltages is defined as a single unit. For example, in the case of a general inverter, a processable voltage is set to 220V to 400V as a commercial voltage range. As described above, in the case of the present invention, when the power generated in the voltage corresponding to the low voltage stage belongs, there is a problem in that the use efficiency is reduced by about 20% depending on the boost for performing the function.
한편, 본 발명의 경우에서 고전압단에 해당하는 전압에 발전된 전원이 속하는 경우, 즉 예를 들어 400V이상이 되는 경우, 이를 부하(30) 또는 송전 시스템(40)에 제공 시 송전 시스템(40)과의 정격 전압 오차 및 부하(30)의 작동 전압에 대한 범위에 의하여 문제가 발생할 수 있어 보통 상술한 바와 같이 인버터의 전압 범위가 제한되어 있으며, 예를 들어 425V 이상의 전압이 직류 전원으로 인버터에 인가되는 경우 인버터의 작동이 종단되고, 이를 강압한 후 인버터를 재작동시키기 위해서는 인버터가 일정 시간(약 1분 내지 7분) 동안 재부팅되어야 하기 때문에, 해당 시간 동안의 전력 생산이 중단되는 문제가 있다.On the other hand, in the case of the present invention, if the power source belongs to a voltage corresponding to the high voltage stage, that is, for example, 400V or more, when providing it to the
그러나 본 발명에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 발전된 전원은 저전압단, 중전압단, 고전압단 중 어느 하나에 속하도록 상술한 전압 감지부(11)에 의하여 생산 전력의 전압이 감지되고(S1), 이후 전력 변환부(12)에 마련된 3 타입의 변환 모듈(121, 122, 123) 중 어느 하나에 해당 발전된 전원이 인가되도록 전압 조정부(13)에 의하여 감지된 전압에 따라서 구분된 전력단 중 어느 하나가 선택된 후(S2), 구분된 전력단 중 선택된 전력단에 대응되는 변환 모듈(121, 122, 13)에 발전된 전원이 인가되도록 그 연결이 제어된다(S3).However, according to the present invention, as shown in FIG. 6, the generated power is sensed by the above-described
이때, 3 타입의 변환 모듈(121, 122, 123)은 정격 전압 범위뿐 아니라, 상술한 저전압 및 고전압 범위의 발전된 전원이 인가되는 경우, 선택적으로 해당 전압 범위에서 최고의 효율로 전력을 이용할 수 있도록 충전 배터리(20)에 대한 충전, 부하(30)에 의한 전력 사용 및 송전 시스템(40)을 통한 한전으로의 전력 송신 기능을 자동으로 선택하여 그 기능을 수행하도록 제어될 수 있다.In this case, the three types of
이를 통해, 특정 이용 대상에 전력을 공급하기 위해서, 하나의 인버터를 이용하여 정해진 전압으로 승강압한 뒤 해당 이용 대상에 대한 전력을 공급함으로써, 전력이 비효율적으로 소비되거나 인버터의 스펙에 따른 동작의 중단이 발생되는 현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.Through this, in order to supply power to a specific object of use, the voltage is boosted to a predetermined voltage using a single inverter, and then the power is supplied to the object of use, thereby inefficiently consuming power or interrupting operation according to the specifications of the inverter. This has the effect of minimizing the phenomenon that occurs.
또한 상술한 문제점으로서, 인버터의 단일 처리 가능 전압 범위에 따라서, 고전압단에서 인버터의 동작이 중단되어 재부팅하는 현상의 반복에 의하여, 인버터의 고장, 수명 단축이 발생할 수 있는 가능성 및 전력 생산 중단 가능성을 최소화할 수 있기 때문에, 솔라셀을 이용한 발전 시스템에 있어서 인버터의 유지보수성 및 수명이 크게 향상되는 효과가 있다.In addition, as a problem described above, according to the single processable voltage range of the inverter, due to the repetition of the operation of the inverter is stopped at a high voltage stage and rebooting, the possibility of failure of the inverter, shortening of the life can occur, and the possibility of interruption of power production. Since it can be minimized, the maintenance and lifespan of the inverter in the power generation system using the solar cell is greatly improved.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 “포함하다”, “구성하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 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.Although the embodiments have been described above with reference to the limited embodiments and drawings, those skilled in the art will understand that various modifications and variations are possible from the above description. The terms "comprise", "comprise" or "have" described above mean that a component without a particularly opposite description may be included, and thus, other components are not excluded. It should be construed as more inclusive. In addition, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
상기 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 전원 입력단을 통해 공급받아 변압된 직류 또는 교류 전력을 생산하여 전원 출력단을 통해 전력을 소비하는 서로 다른 로드부에 송전하는 다수의 변환 모듈을 포함하여 구성되되, 각 변환 모듈은 전원 입력단에 인가되는 전압이 낮은 순으로 기설정된 제1 범위의 저전압단 타입의 변환 모듈, 제2 범위의 중전압단 타입의 변환 모듈 및 제3 범위의 고전압단 타입의 변환 모듈로 구분되는 다수의 변환 모듈을 포함하는 전력 변환부; 및
상기 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 인가받고, 상기 전력 변환부에 포함된 변환 모듈의 전원 입력단 각각에 전원을 인가하되, 상기 전압 감지부로부터 체크되는 전압에 따라서 전력을 상기 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단으로 구분하여, 상기 3 타입의 변환 모듈 중 상기 구분된 전력단에 대응되는 타입의 변환 모듈에 전원을 인가하도록 송전을 제어하는 전압 조정부;를 포함하여,
상기 전압 조정부에 의하여 상기 전지판 모듈로부터 발생된 전력이, 가장 낮은 범위인 상기 제1 범위의 전압을 갖는 전력은 상기 저전압단 타입의 변환 모듈에 연결된 다수의 충전 배터리에 공급되고, 상기 제1 범위보다 높은 전압 범위인 상기 제2 범위의 전압을 갖는 전력은 상기 중전압단 타입의 변환 모듈에 연결된 다수의 충전 배터리, 전력 사용을 위한 다수의 부하 및 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템 중 어느 하나에 공급되고, 상기 제2 범위보다 높은 가장 높은 전압 범위인 제3 범위의 전압을 갖는 전력은 상기 고전압단 타입의 변환 모듈에 연결된 상기 송전 시스템 및 상기 다수의 충전 배터리 중 어느 하나에 공급되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
A voltage sensing unit which checks a voltage of a DC power supplied from a plurality of panel modules generating power by converting sunlight or solar heat into electrical energy;
It includes a plurality of conversion module to receive a direct current power supplied from the panel module through a power input stage to produce a transformed direct current or alternating current power to transmit to different loads that consume power through the power output stage, each The conversion module is divided into a low voltage stage type conversion module of a first range, a medium voltage end type conversion module of a second range, and a high voltage end type conversion module of a third range, which are set in descending order of the voltage applied to the power input terminal. A power converter including a plurality of conversion modules; And
DC power supplied from the panel module is applied, and power is applied to each of the power input terminals of the conversion module included in the power conversion unit, and power is supplied according to the voltage checked by the voltage sensing unit. And a voltage adjusting unit configured to control power transmission so as to be divided into power stages of a high voltage stage and to supply power to a conversion module of a type corresponding to the divided power stages among the three types of conversion modules.
The power generated from the panel module by the voltage adjusting unit has a voltage in the first range, which is the lowest range, is supplied to a plurality of rechargeable batteries connected to the low voltage stage type conversion module, and the power is greater than the first range. The power having the voltage of the second range, which is a high voltage range, is any one of a plurality of rechargeable batteries connected to the medium voltage stage type conversion module, a plurality of loads for power use, and a power transmission system for transmitting power produced by KEPCO. And a power having a voltage in a third range that is the highest voltage range higher than the second range is controlled to be supplied to either the power transmission system and the plurality of rechargeable batteries connected to the high voltage stage type conversion module. Power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell.
상기 저전압단 타입의 변환 모듈은,
전원 출력단에 다수의 충전 배터리가 연결된 승압 또는 강압용 직류/직류 변환기인 제1 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 1,
The low voltage stage type conversion module,
A power distribution device according to the power generation voltage of a power generation system using a solar cell, characterized in that it comprises a first converter which is a boost or step-down DC / DC converter for connecting a plurality of rechargeable batteries to the power output.
상기 저전압단의 최대 임계 전압은 과잉충전 방지를 위해서 상기 다수의 충전 배터리의 연결 상태 및 배터리 각각의 용량에 따라서 세팅된 기설정된 기준 전압인 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 2,
The maximum threshold voltage of the low voltage terminal is a predetermined reference voltage set according to the connection state of the plurality of rechargeable batteries and the capacity of each battery in order to prevent overcharging according to the generation voltage of the power generation system using the solar cell. Power distribution unit.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은,
전원 출력단에 다수의 충전 배터리, 전력 사용을 위한 다수의 부하 및 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템 중 어느 하나에 연결된 직류/직류 변환기인 제2 변환기 및 직류/교류 변환기인 제3 변환기 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 1,
The medium voltage stage type conversion module,
A second converter, a DC / DC converter, and a third converter, a DC / AC converter, connected to any one of a plurality of rechargeable batteries, a plurality of loads for power use, and a power transmission system for transmitting power generated by KEPCO at the power output stage. Power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell, characterized in that it comprises at least one.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은,
제1 스위칭부를 포함하고,
상기 제1 스위칭부에 의하여, 상기 충전 배터리의 충전량, 상기 다수의 부하에서 사용되는 전력량에 따라서 자동으로 상기 충전 배터리에 대한 충전 모드, 상기 다수의 부하에 대한 전력 공급 모드 및 상기 한전으로의 송전 시스템에 대한 송전 모드 중 어느 하나로 작동되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 4, wherein
The medium voltage stage type conversion module,
A first switching unit,
By the first switching unit, the charging mode for the rechargeable battery, the power supply mode for the plurality of loads and the power transmission system to the KEPCO automatically according to the charge amount of the rechargeable battery, the amount of power used in the plurality of loads Power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell, characterized in that operated in any one of the transmission mode for.
상기 중전압단 타입의 변환 모듈은,
상기 제2 변환기는 충전 모드 시 작동되고, 상기 제3 변환기는 전력 공급 모드 및 송전 모드 시 작동되도록 상기 제1 스위칭부에 의하여 연결이 제어되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 5,
The medium voltage stage type conversion module,
The second converter is operated in the charging mode, and the third converter is controlled by the first switching unit to be operated in the power supply mode and the transmission mode to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell. According to the power distribution device.
상기 고전압단 타입의 변환 모듈은,
전원 출력단에 한전으로 생산된 전력을 송전하기 위한 송전 시스템에 연결된 직류/교류 변환기인 제4 변환기;
상기 제4 변환기에 연결된 계량기; 및
상기 계량기에 연결되어 상기 송전 시스템에 전력을 송전하는 송전 라인;을 포함하여 구성됨으로써,
상기 계량기를 통해 송전 라인에 전력을 송전하도록 하며, 송전되는 전력이 상기 계량기에 의하여 측정됨으로써 송전되는 전력량이 상기 계량기에 반영되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 1,
The high voltage stage type conversion module,
A fourth converter, which is a DC / AC converter connected to a power transmission system for transmitting electric power produced by KEPCO to a power output terminal;
A meter connected to the fourth transducer; And
And a power transmission line connected to the meter for transmitting power to the power transmission system.
The power according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell, characterized in that configured to transmit power to the power transmission line through the meter, the power transmitted is measured by the meter to reflect the amount of power transmitted to the meter. Dispensing device.
상기 고전압단 타입의 변환 모듈은,
상기 계량기에 상기 송전 라인과 구분되어 상기 충전 배터리에 연결된 교류/직류 변환기인 제5 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 7, wherein
The high voltage stage type conversion module,
And a fifth converter, which is an AC / DC converter connected to the rechargeable battery, the meter being separated from the power transmission line. The power distribution device according to the generation voltage of the power generation system using the solar cell.
상기 고전압단 타입의 변환 모듈은,
송전되는 전력 이외의 잉여 전력은 상기 제5 변환기에 인가되도록 상기 계량기에 포함된 제2 스위칭부에 의하여 제어되고, 상기 제5 변환기에 의하여 변환된 직류 전력은 충전 배터리에 연결되도록 구성되어 상기 잉여 전력이 상기 충전 배터리의 충전에 사용되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 8,
The high voltage stage type conversion module,
Surplus power other than the transmitted electric power is controlled by a second switching unit included in the meter to be applied to the fifth converter, and the DC power converted by the fifth converter is configured to be connected to a rechargeable battery so that the surplus power The power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell, characterized in that controlled to be used to charge the rechargeable battery.
상기 전압 조정부는,
상기 전압 감지부에 의하여 생성되는 체크된 전압값을 입력 신호로 수신하는 입력단과, 상기 전압값에 따라서 저전압단, 중전압단 및 고전압단의 전력단 중 어느 한 전력단을 식별하는 식별 신호를 출력 신호로 송출하는 출력단을 포함하는 제어 모듈; 및
상기 제어 모듈의 출력단을 제어 신호로 인가받아, 인가받은 제어 신호에 따라서 전지판 모듈로부터 공급되는 직류 전원을 상기 다수의 변환 모듈 중 어느 한 변환 모듈에 인가하는 스위칭 회로인 제3 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라셀을 이용한 발전 시스템의 발전 전압에 따른 전력 분배 장치.
The method of claim 1,
The voltage adjusting unit,
An input signal for receiving the checked voltage value generated by the voltage sensing unit as an input signal, and an identification signal for identifying any one of the power terminals of the low voltage terminal, the medium voltage terminal, and the high voltage terminal according to the voltage value. A control module including an output stage for sending out to the apparatus; And
And a third switching unit which is a switching circuit which receives an output terminal of the control module as a control signal and applies DC power supplied from the panel module to any one of the plurality of conversion modules according to the received control signal. Power distribution device according to the power generation voltage of the power generation system using a solar cell.
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KR101476337B1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 강종표 | A energy storage system and a method of controlling the energy storage system |
KR20170074631A (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 주식회사 넥스트스퀘어 | Energy distribuition system in smart grid envirmnent |
KR101777821B1 (en) * | 2017-01-17 | 2017-09-12 | 주식회사 티디씨전력기술 | Solar power generation systim having ess and method for operating the same |
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2019
- 2019-05-20 KR KR1020190058737A patent/KR102046820B1/en active IP Right Grant
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