KR102060270B1 - Hybrid type control power supplying apparatus and control power supplying method using the same - Google Patents

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KR102060270B1 KR1020190023104A KR20190023104A KR102060270B1 KR 102060270 B1 KR102060270 B1 KR 102060270B1 KR 1020190023104 A KR1020190023104 A KR 1020190023104A KR 20190023104 A KR20190023104 A KR 20190023104A KR 102060270 B1 KR102060270 B1 KR 102060270B1
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정대택
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(주)피앤이이노텍
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Abstract

Provided are a hybrid type control power supplying device capable of reducing a cost of a system and increasing space utilization, and a control power supplying method using the same. According to the present invention, the hybrid type control power supplying device comprises: a system power unit connected to an external power system; a charging module receiving current from the system power unit and storing power; a power conversion unit converting the current received from the system power unit or the charging module into direct current (DC) and outputting the DC; and a control power unit converting the power supplied from the power conversion unit into control power controlling operation of a system and outputting the control power.

Description

혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법{HYBRID TYPE CONTROL POWER SUPPLYING APPARATUS AND CONTROL POWER SUPPLYING METHOD USING THE SAME}HYBRID TYPE CONTROL POWER SUPPLYING APPARATUS AND CONTROL POWER SUPPLYING METHOD USING THE SAME

본 발명은 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중의 입력전원을 이용하여 시스템의 동작을 제어하는 제어전원을 공급하고, 전력계통에 이상(예를 들어, 정전, 공급 불안정 등)이 발생하더라도 시스템에 안정적으로 제어전원을 공급하여 시스템의 전원이 꺼지는 것을 방지할 수 있는 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mixed control power supply device and a control power supply method using the same, and more particularly, to supply a control power for controlling the operation of the system using a plurality of input power supply, the power system is abnormal (for example , A power supply control method using the same and a control-type mixed power supply that can prevent the power of the system to be turned off by supplying control power stably to the system even if a power failure, supply instability, etc.) occurs.

하나의 시스템 내에는 다수의 서브 시스템이 존재하며, 각 서브 시스템은 동작전원과 제어전원에 의해 동작한다. 동작전원은 해당 서브 시스템의 동작에 사용되는 전원이며, 제어전원은 해당 서브 시스템의 제어에 사용되는 전원이다. 각 서브 시스템의 동작전원과 제어전원은 시스템에 따라 다른 규격을 갖는다. 예를 들어, 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)의 경우, PCS(Power Conditioning System), PMS(Power Management System), BMS(Battery Management System) 등의 서브 시스템을 포함할 수 있으며, 각 서브 시스템이 동작하기 위해서는 동작전원과 제어전원이 필요하다.There are a plurality of subsystems in one system, and each subsystem is operated by operating power and control power. The operating power is the power used for the operation of the sub system, and the control power is the power used for the control of the sub system. The operating power and control power of each subsystem have different specifications depending on the system. For example, an energy storage system (ESS) may include subsystems such as a power conditioning system (PCS), a power management system (PMS), a battery management system (BMS), and the like. For this operation, operating power and control power are required.

일반적으로, 제어전원은 외부의 전력계통으로부터 계통전원을 입력받아 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 사용된다. 또한, 정전이나 공급 불안정 등 전력계통에 이상이 발생하여 제어전원이 차단되는 것을 방지하기 위해 시스템에는 무정전 전원장치(UPS, Uninterruptible Power Supply) 등이 추가로 설치될 수 있다. 무정전 전원장치는 장비나 시스템 등의 안정적인 사용을 위해 전원을 안정적으로 공급해주는 장치로 갑작스러운 정전으로부터 시스템을 보호하기 위하여 사용된다.In general, the control power is used to convert the AC (AC) to direct current (DC) by receiving the system power from an external power system. In addition, an uninterruptible power supply (UPS) may be additionally installed in the system to prevent the control power from being cut off due to an abnormality in the power system such as power failure or supply instability. Uninterruptible power supply is a device that provides a stable supply of power for stable use of equipment or systems, and is used to protect the system from sudden power outages.

그러나, 기존의 무정전 전원장치를 장비나 시스템 등에 연결하여 사용하는 방식의 경우, 무정전 전원장치의 비용이 추가로 발생하고 무정전 전원장치를 설치할 공간이 추가로 필요하여 공간 활용도가 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the case of using an existing uninterruptible power supply by connecting to equipment or a system, there is a problem in that the cost of the uninterruptible power supply is additionally generated and space space is additionally required to install the uninterruptible power supply.

대한민국 공개특허공보 10-2014-0033811 (2014.3.19), 5쪽 내지 6쪽Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2014-0033811 (2014.3.19), 5 to 6 pages

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 방법을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 다중의 입력전원을 이용하여 안정적으로 제어전원을 공급할 수 있고 무정전 전원장치(UPS)를 대체하여 시스템에 포함된 배터리 등을 사용함으로써 시스템의 가격을 낮추고 공간활용도를 높일 수 있는 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법을 제공한다.The present invention has been made in order to improve the conventional method as described above, it is possible to stably supply the control power by using a plurality of input power supply and to replace the uninterruptible power supply (UPS) using a battery or the like included in the system By providing a mixed control power supply and a control power supply method using the same to lower the system price and increase the space utilization.

본 발명은 2 ~ 5년 마다 납축 배터리를 교체해야 하는 무정전 전원장치(UPS)를 대체하여 시스템에 포함된 배터리 등을 사용함으로써 유지/관리가 용이하고 유지/관리 비용을 절약할 수 있는 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법을 제공한다.The present invention replaces the uninterruptible power supply (UPS) to replace the lead acid battery every two to five years by using a battery included in the system, easy to maintain and manage, and to reduce the cost of maintenance and management mixed control power supply It provides a supply device and a control power supply method using the same.

본 발명은 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)뿐만 아니라 유사한 구조의 다양한 시스템에 적용할 수 있는 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법을 제공한다.The present invention provides a hybrid control power supply device and a control power supply method using the same that can be applied to various systems having a similar structure as well as an energy storage system (ESS).

본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치는 외부의 전력계통과 연결되는 계통전원부, 상기 계통전원부로부터 전류를 공급받아 전력을 저장하는 충전모듈, 상기 계통전원부 또는 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 전력변환부 및 상기 전력변환부로부터 공급된 전력을 시스템의 동작을 제어하는 제어전원으로 변환하여 출력하는 제어전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The hybrid control power supply according to the present invention includes a system power unit connected to an external power system, a charging module for storing current by receiving current from the system power unit, and converting a current supplied from the system power unit or the charging module into direct current. And a control power supply for converting the power supplied from the power converter and the power supplied from the power converter into control power for controlling the operation of the system.

일 실시예에서, 상기 충전모듈은 배터리 또는 대용량 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the charging module is characterized in that it comprises a battery or a large capacity capacitor.

일 실시예에서, 상기 전력변환부는 상기 계통전원부로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하되, 상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the power converter converts the current supplied from the system power supply and outputs, when the external power system is abnormal, characterized in that for outputting by converting the current supplied from the charging module to DC. .

일 실시예에서, 상기 전력변환부는 기타 전원과 연결되고, 상기 계통전원부, 충전모듈 또는 기타 전원 가운데 하나로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the power converter is connected to the other power source, characterized in that for converting the power supplied from one of the system power supply unit, the charging module or other power source to the direct current to output.

일 실시예에서, 상기 전력변환부는 상기 계통전원부로부터 공급된 전력을 변환하여 출력하되, 상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 충전모듈 또는 기타 전원으로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the power conversion unit converts the power supplied from the system power supply and outputs, if the abnormality in the external power system to convert the power supplied from the charging module or other power supply to direct current It features.

일 실시예에서, 상기 전력변환부는 상기 계통전원부로부터 공급된 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 출력하는 교류-직류 변환기, 상기 충전모듈과 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제1 다이오드, 상기 기타 전원과 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제2 다이오드 및 상기 제1 다이오드 또는 제2 다이오드로부터 공급된 직류 전류를 직류로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the power converter is an AC-DC converter for converting the AC current supplied from the grid power supply to a direct current DC current, the first diode connected to the charging module and selectively flows the current, connected to the other power supply And a DC-DC converter for converting the DC current supplied from the first diode or the second diode and selectively converting the current into a DC.

일 실시예에서, 상기 제어전원부는 복수의 제어전원을 출력하는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control power unit is characterized in that it comprises a switching mode power supply for outputting a plurality of control power.

일 실시예에서, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이는 상기 교류-직류 변환기와 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제3 다이오드, 상기 직류-직류 변환기와 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제4 다이오드 및 상기 제3 다이오드 또는 제4 다이오드를 통해 공급된 직류 전류를 각 제어전원의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력하는 복수의 직류-직류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the switching mode power supply is a third diode that is selectively connected to the AC-DC converter to pass the current, the fourth diode and the third diode that is connected to the DC-DC converter to selectively flow the current or And a plurality of DC-DC converters converting the DC current supplied through the fourth diode into a DC current corresponding to the specification of each control power source and outputting the DC current.

일 실시예에서, 상기 충전모듈은 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)의 배터리 모듈에 해당하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the charging module is characterized in that the battery module of the energy storage system (ESS, Energy Storage System).

일 실시예에서, 상기 배터리 모듈은 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible Power Supply), 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 계통전원부 또는 상기 무정전 전원 장치로부터 공급받은 전류를 상기 배터리 팩에 공급하고, 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 배터리 팩의 전류를 상기 전력변환부로 공급하는 파워 유닛, 상기 배터리 팩의 충전 상태(SOC, State Of Charge)를 모니터링하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the battery module supplies an uninterruptible power supply (UPS), a battery pack including a battery cell, a system power supply or a current supplied from the uninterruptible power supply to the battery pack, and a power system. If a failure occurs in the battery pack includes a power unit for supplying the current of the battery pack to the power conversion unit, a battery management system (BMS, Battery Management System) for monitoring the state of charge (SOC) of the battery pack It features.

일 실시예에서, 상기 배터리 모듈은 선택적으로 상기 전력변환부로 전류를 공급하는 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 배터리 팩의 충전 상태와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the battery module further comprises a switch for selectively supplying current to the power converter, the switch is characterized in that the connection (close) or short (open) in conjunction with the state of charge of the battery pack do.

본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급방법은 상기 전력변환부가 상기 계통전원부로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하는 단계 및 상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우, 상기 전력변환부가 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the control power supply method using the mixed control power supply according to the present invention, the power conversion unit converts and outputs the current supplied from the system power supply unit, and if an error occurs in the external power system, the power conversion unit is And converting the current supplied from the charging module into a direct current and outputting the converted direct current.

일 실시예에서, 상기 충전모듈은 에너지 저장장치의 배터리 모듈에 해당하고, 상기 제어전원 공급방법은 배터리 관리 시스템이 배터리 팩의 충전 상태를 모니터링하는 단계 및 스위치가 상기 배터리 팩의 충전 상태와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the charging module corresponds to a battery module of the energy storage device, the control power supply method is a battery management system to monitor the state of charge of the battery pack and the switch in conjunction with the state of charge of the battery pack It further comprises the step of closing (close) or open (open).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법은 다중의 입력전원을 이용하여 안정적으로 제어전원을 공급할 수 있고 무정전 전원장치(UPS)를 대체하여 시스템에 포함된 배터리 등을 사용함으로써 시스템의 가격을 낮추고 공간활용도를 높일 수 있다.As described above, the mixed control power supply apparatus and the control power supply method using the same according to the present invention can stably supply the control power using a plurality of input power and include in the system by replacing the uninterruptible power supply (UPS) By using the same battery, the cost of the system can be lowered and space utilization can be increased.

본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법은 2 ~ 5년 마다 납축 배터리를 교체해야 하는 무정전 전원장치(UPS)를 대체하여 시스템에 포함된 배터리 등을 사용함으로써 유지/관리가 용이하고 유지/관리 비용을 절약할 수 있다.The mixed control power supply device and the control power supply method using the same according to the present invention maintains / manages by using the battery included in the system by replacing the uninterruptible power supply (UPS) that has to replace the lead acid battery every 2 to 5 years. It is easy and saves the maintenance cost.

본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법은 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)뿐만 아니라 유사한 구조의 다양한 시스템에 적용할 수 있다.The mixed control power supply device and the control power supply method using the same according to the present invention can be applied to various systems having a similar structure as well as an energy storage system (ESS).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 제어전원용 전력변환장치의 일 실시예를 나타내는 구성도
도 3은 도 1의 제어전원용 전력변환장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도
도 4는 제어전원용 전력변환장치에서 계통전원을 입력 받아 제어전원으로 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 5는 전력계통 이상 시 제어전원용 전력변환장치에서 배터리 또는 기타 전원으로부터 전원을 입력 받아 제어전원으로 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급 방법을 설명하는 흐름도
1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a mixed control power supply according to an embodiment of the present invention
FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a power converter for control power supply of FIG. 1.
3 is a block diagram showing another embodiment of the power conversion device for a control power supply of FIG.
4 is a view for explaining a process of receiving a system power in the power converter for control power supply to the control power supply;
5 is a view for explaining a process of receiving power from a battery or other power supply to the control power in the power converter for control power when the power system abnormality;
6 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a mixed control power supply according to another embodiment of the present invention
7 is a flowchart illustrating a control power supply method using a mixed control power supply device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a detailed description of the mixed control power supply and the control power supply method using the same according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a mixed control power supply according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 혼합형 제어전원 공급장치(100)는 계통전원부(110), 충전모듈(120), 기타 전원(130), 제어전원용 전력변환장치(140), 전력변환부(150) 및 제어전원부(160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the mixed control power supply device 100 includes a system power supply unit 110, a charging module 120, other power supply units 130, a power conversion unit 140 for a control power supply, a power conversion unit 150, and a control unit. The power supply unit 160 is included.

계통전원부(110)는 외부의 전력계통(power system)과 연결되고, 전력계통으로부터 교류(AC) 전류를 공급받아 시스템에 제공한다. 충전모듈(120)은 계통전원부(110)로부터 전류를 공급받아 전력을 저장한다. 충전부(미도시)는 계통전원부(110)로부터 제공받은 교류 전류를 직류로 변환하여 충전모듈(120)을 충전할 수 있다. 일 실시예에서, 충전모듈(120)은 배터리(battery) 또는 대용량 캐패시터(capacitor)를 포함할 수 있다.The system power supply unit 110 is connected to an external power system and receives an AC current from the power system and provides the system. The charging module 120 receives current from the system power supply unit 110 and stores power. The charging unit (not shown) may charge the charging module 120 by converting an alternating current provided from the system power supply unit 110 into direct current. In one embodiment, the charging module 120 may include a battery (battery) or a large capacity capacitor (capacitor).

기타 전원(130)은 제어전원용 전원으로 사용되는 기타 보조 전원을 나타낸다. 계통전원부(110) 전원이 우선적으로 사용되는 전원이 되고 기타 전원(130)은 긴급용 전원으로 사용된다. 구현 예에 따라, 혼합형 제어전원 공급장치(100)에는 기타 전원(130)이 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다.The other power source 130 represents another auxiliary power source used as a power source for the control power source. The power source 110 is a power source that is used preferentially, and the other power source 130 is used as an emergency power source. In some embodiments, the mixed control power supply 100 may or may not include other power sources 130.

제어전원용 전력변환장치(140)는 혼합형(hybrid) 전력변환장치로 다중의 입력전원을 이용하여 시스템의 동작을 제어하는 제어전원을 공급한다. 예를 들어, 제어전원용 전력변환장치(140)는 계통전원부(110), 충전모듈(120) 또는 기타 전원(130) 가운데 하나를 입력전원으로 이용하여 제어전원을 공급할 수 있다.The power converter 140 for the control power supply is a hybrid power converter and supplies control power for controlling the operation of the system using multiple input power sources. For example, the control power converter 140 may supply control power using one of the system power supply unit 110, the charging module 120, or other power supply 130 as an input power source.

전력변환부(150)는 계통전원부(110), 충전모듈(120) 또는 기타 전원(130)으로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력한다. 전력변환부(150)는 입력전원을 기 설정된 크기의 직류로 변환하여 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 전력변환부(150)는 계통전원부(110)로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하되, 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 충전모듈(120) 또는 기타 전원(130)으로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력할 수 있다.The power conversion unit 150 converts the current supplied from the system power supply unit 110, the charging module 120, or other power supply 130 into direct current and outputs the direct current. The power converter 150 may convert the input power into a DC of a preset size and output the converted DC. In one embodiment, the power conversion unit 150 converts and outputs a current supplied from the system power supply unit 110, but if an error occurs in the external power system received from the charging module 120 or other power supply 130 Current can be converted to direct current and output.

일 실시예에서, 혼합형 제어전원 공급장치(100)에는 기타 전원(130)이 포함되어 있지 않은 경우, 전력변환부(150)는 계통전원부(110) 또는 충전모듈(120)로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 전력변환부(150)는 계통전원부(110)로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하되, 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 충전모듈(120)로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력할 수 있다.In one embodiment, when the mixed control power supply 100 does not include the other power source 130, the power conversion unit 150 direct current supplied from the grid power supply unit 110 or the charging module 120 Convert to and print it out. For example, the power conversion unit 150 converts the current supplied from the system power supply unit 110 and outputs the output, and when an error occurs in the external power system, converts the current supplied from the charging module 120 to DC and outputs the DC. can do.

제어전원부(160)는 전력변환부(150)로부터 공급된 전력을 시스템의 동작을 제어하는 제어전원으로 변환하여 출력한다. 제어전원부(160)는 전력변환부(150)로부터 공급된 전력을 기 설정된 크기의 제어전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 제어전원부(160)는 복수의 변환기를 포함하고 각각의 변환기를 통해 동시에 복수의 제어전원을 출력할 수 있다. 각 서브 시스템은 제어전원부(160)에서 출력된 제어전원에 따라 동작할 수 있다.The control power supply unit 160 converts the power supplied from the power conversion unit 150 into control power for controlling the operation of the system and outputs the control power. The control power supply unit 160 may convert the power supplied from the power converter 150 into control power having a preset size and output the converted power. In one embodiment, the control power supply unit 160 may include a plurality of converters and output a plurality of control powers simultaneously through the respective converters. Each subsystem may operate according to the control power output from the control power supply unit 160.

도 2는 도 1의 제어전원용 전력변환장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a power converter for control power supply of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 제어전원용 전력변환장치(140)는 전력변환부(150)와 제어전원부(160)를 포함한다. 전력변환부(150)는 교류-직류 변환기(210), 제1 다이오드(220), 제2 다이오드(230) 및 직류-직류 변환기(240)를 포함하고, 제어전원부(160)는 제3 다이오드(250), 제4 다이오드(260) 및 직류-직류 변환기(270)를 포함한다. 도 2는 제어전원용 전력변환장치(140)에서 하나의 제어전원을 공급하는 경우의 예이다.Referring to FIG. 2, the control power conversion device 140 includes a power conversion unit 150 and a control power supply unit 160. The power converter 150 includes an AC-DC converter 210, a first diode 220, a second diode 230, and a DC-DC converter 240, and the control power supply 160 includes a third diode ( 250, fourth diode 260, and direct-to-dc converter 270. 2 illustrates an example in which one control power is supplied from the power converter 140 for control power.

교류-직류 변환기(210)는 계통전원부(110)로부터 공급된 교류(AC) 전류를 직류(DC) 전류로 변환하여 출력한다. 전력계통에서는 교류 전력이 공급되지만, 시스템의 구동 및 제어에는 직류 전력이 사용된다. 제1 다이오드(220)는 충전모듈(120)과 연결되어 선택적으로 전류를 흘리고, 제2 다이오드(230)는 기타 전원(130)과 연결되어 선택적으로 전류를 흘린다. 예를 들어, 동작전압이 가해지는 경우, 제1 다이오드(220)는 충전모듈(120)의 전류를 직류-직류 변환기(240)로 흘릴 수 있다. 동작전압이 가해지는 경우, 제2 다이오드(230)는 기타 전원(130)의 전류를 직류-직류 변환기(240)로 흘릴 수 있다. 기타 전원(130)이 연결되지 않은 경우에는 제2 다이오드(230)도 구성에서 제외될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 다이오드(220)와 제2 다이오드(230) 대신에 다른 스위칭 회로가 사용될 수도 있다. The AC-DC converter 210 converts an alternating current (AC) current supplied from the system power supply unit 110 into a direct current (DC) current and outputs it. AC power is supplied from the power system, but DC power is used to drive and control the system. The first diode 220 is connected to the charging module 120 and selectively flows the current, the second diode 230 is connected to the other power source 130 and selectively flows the current. For example, when an operating voltage is applied, the first diode 220 may flow a current of the charging module 120 to the DC-DC converter 240. When the operating voltage is applied, the second diode 230 may flow the current of the other power supply 130 to the DC-DC converter 240. When the other power source 130 is not connected, the second diode 230 may also be excluded from the configuration. In one embodiment, other switching circuits may be used instead of the first diode 220 and the second diode 230.

직류-직류 변환기(240)는 제1 다이오드(220) 또는 제2 다이오드(230)로부터 공급된 직류 전류를 직류로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 직류-직류 변환기(240)는 입력전류를 기 설정된 크기의 직류 전류로 변환하여 출력할 수 있다.The DC-DC converter 240 converts the DC current supplied from the first diode 220 or the second diode 230 into DC and outputs the DC. For example, the DC-DC converter 240 may convert an input current into a DC current having a predetermined size and output the converted current.

제3 다이오드(250)는 교류-직류 변환기(210)와 연결되어 선택적으로 전류를 흘리고, 제4 다이오드(260)는 직류-직류 변환기(240)와 연결되어 선택적으로 전류를 흘린다. 직류-직류 변환기(270)는 제3 다이오드(250) 또는 제4 다이오드(260)를 통해 공급된 직류 전류를 제어전원의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력한다. 일 실시예에서, 제3 다이오드(250)와 제4 다이오드(260) 대신에 다른 스위칭 회로가 사용될 수도 있다.The third diode 250 is connected to the AC-DC converter 210 to selectively flow current, and the fourth diode 260 is connected to the DC-DC converter 240 to selectively flow current. The DC-DC converter 270 converts the DC current supplied through the third diode 250 or the fourth diode 260 into a DC current corresponding to the standard of the control power and outputs the converted DC current. In one embodiment, other switching circuits may be used instead of the third diode 250 and the fourth diode 260.

도 3은 도 1의 제어전원용 전력변환장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram illustrating another embodiment of the power converter for control power supply of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 제어전원용 전력변환장치(140)는 전력변환부(150)와 제어전원부(160)를 포함한다. 전력변환부(150)는 교류-직류 변환기(310), 제1 다이오드(320), 제2 다이오드(330) 및 직류-직류 변환기(340)를 포함하고, 제어전원부(160)는 제3 다이오드(350), 제4 다이오드(360) 및 직류-직류 변환기(370)를 포함한다. 도 3은 제어전원용 전력변환장치(140)에서 복수의 제어전원을 공급하는 경우의 예이다.Referring to FIG. 3, the control power conversion device 140 includes a power conversion unit 150 and a control power supply unit 160. The power converter 150 includes an AC-DC converter 310, a first diode 320, a second diode 330, and a DC-DC converter 340, and the control power supply 160 includes a third diode ( 350, a fourth diode 360 and a direct current-dc converter 370. 3 illustrates an example in which a plurality of control powers are supplied by the control power converter 140.

이하에서는 설명의 편의를 위해 도 2와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다. 교류-직류 변환기(310), 제1 다이오드(320), 제2 다이오드(330), 직류-직류 변환기(340), 제3 다이오드(350) 및 제4 다이오드(360)의 구성과 동작은 도 2에서 설명한 바와 같다.Hereinafter, for convenience of description, a description will be made mainly on a part different from FIG. 2. The configuration and operation of the AC-DC converter 310, the first diode 320, the second diode 330, the DC-DC converter 340, the third diode 350, and the fourth diode 360 are illustrated in FIG. 2. As described above.

도 3의 제어전원부(160)는 복수의 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …를 포함할 수 있다. 각각의 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …는 제3 다이오드(350) 또는 제4 다이오드(360)를 통해 공급된 직류 전류를 각 제어전원(제어전원1, 제어전원2, 제어전원3, 제어전원4, …의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)에 사용되는 경우, 각 제어전원은 PCS(Power Conditioning System), PMS(Power Management System), BMS(Battery Management System) 등 에너지 저장장치를 구성하는 서브 시스템에 각각 공급될 수 있다.3 may include a plurality of DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d, .... Each DC-DC converter 370a, 370b, 370c, 370d,. The DC current supplied through the diode 350 or the fourth diode 360 is converted into a DC current corresponding to the specification of each control power source (control power source 1, control power source 2, control power source 3, control power source 4, ... For example, when used in an energy storage system (ESS), each control power source is an energy storage device such as a power conditioning system (PCS), a power management system (PMS), or a battery management system (BMS). Can be supplied to each of the constituting subsystems.

일 실시예에서, 제어전원을 공급하는 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …는 충전모듈(120)의 충전 상태(SoC)와 연동하여 선택적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 외부의 전력계통에 이상이 발생하여 충전모듈(120)을 입력전원으로 하는 상태에서, 충전모듈(120)의 충전 상태(SoC)가 기 설정된 제1 값 이하로 떨어지는 경우, 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …는 선택적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …가운데 적어도 하나 이상이 동작을 정지할 수 있다. 동작이 정지되는 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …는 기 설정된 우선 순위에 따라 결정될 수도 있고, 제어전압 공급 주기에 따라 다가오는 공급 주기가 가장 먼 직류-직류 변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …순서대로 결정될 수도 있다. 충전모듈(120)의 충전 상태(SoC)가 기 설정된 제2 값 이하로 떨어지는 경우, 충전모듈(120)의 스위치가 단락(Open)되어 제어전원용 전력변환장치(140)로 공급되던 충전모듈(120)의 전원이 완전히 차단될 수 있다.In one embodiment, the DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d,..., Which supply control power may be selectively operated in conjunction with the state of charge (SoC) of the charging module 120. For example, When an error occurs in the external power system and the charging module 120 is used as an input power source, when the state of charge (SoC) of the charging module 120 falls below a preset first value, the DC-DC converter 370a , 370b, 370c, 370d, ... may be selectively operated, for example, at least one DC-DC converter 370a, 370b, 370c, 370d, ... may stop the operation. The DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d, ... may be determined according to preset priorities, and the DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d, which have the furthest supply cycle depending on the control voltage supply period. ... may be determined in order .. The state of charge SoC of the charging module 120 When falling below a preset second value, the switch of the charging module 120 may be shorted to open the power of the charging module 120 which is supplied to the control power converter 140.

도 4는 제어전원용 전력변환장치에서 계통전원을 입력 받아 제어전원으로 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a process of receiving a system power in the power converter for control power supply to the control power supply.

도 4를 참조하면, 외부의 전력계통이 정상적으로 연결된 경우 혼합형 제어전원 공급장치는 계통전원을 입력을 받고, 제어전원용 전력변환장치는 계통전원을 직류로 변환하여 제어전원으로 공급한다. 예를 들어, 외부의 전력계통에 이상이 발생하지 않은 경우, 전력변환부(150)의 교류-직류 변환기(310)는 계통전원부(110)로부터 공급된 교류 전류를 직류로 변환하여 제어전원부(160)로 공급한다. 이때, 제1 다이오드(320)와 제2 다이오드(330)는 단락(open)되어 전류가 흐르지 않는다.Referring to FIG. 4, when the external power system is normally connected, the mixed control power supply receives the system power, and the power converter for the control power converts the system power into DC to supply the control power. For example, when no abnormality occurs in the external power system, the AC-DC converter 310 of the power conversion unit 150 converts the AC current supplied from the system power supply unit 110 into DC to control power supply unit 160. ). At this time, the first diode 320 and the second diode 330 are short-circuited so that no current flows.

제어전원부(160)의 제3 다이오드(350)는 연결(close)되고 전력변환부(150)로부터 공급된 전류는 직류-직류 변환기(370)에 공급된다. 직류-직류 변환기(370)는 제3 다이오드(350)를 통해 공급된 직류 전류를 제어전원의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력한다.The third diode 350 of the control power supply unit 160 is closed and the current supplied from the power converter 150 is supplied to the DC-DC converter 370. The DC-DC converter 370 converts the DC current supplied through the third diode 350 into a DC current corresponding to the standard of the control power and outputs the DC current.

도 5는 전력계통 이상 시 제어전원용 전력변환장치에서 배터리 또는 기타 전원으로부터 전원을 입력 받아 제어전원으로 공급하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a process of receiving power from a battery or other power source and supplying the control power to the control power supply when the power system is abnormal.

정전이나 공급 불안정 등 전력계통에 이상이 발생한 경우, 혼합형 제어전원 공급장치는 충전모듈(120) 또는 기타 전원(130)으로부터 전원을 입력을 받고, 제어전원용 전력변환장치는 입력전원을 직류로 변환하여 제어전원으로 공급한다. 예를 들어, 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우, 전력변환부(150)의 직류-직류 변환기(340)는 충전모듈(120) 또는 기타 전원(130)으로부터 공급된 직류 전류를 직류로 변환하여 제어전원부(160)로 공급한다. In case of abnormality in the power system such as power failure or unstable supply, the mixed control power supply receives power from the charging module 120 or other power supply 130, and the power converter for control power converts the input power into direct current. Supply with control power. For example, when an error occurs in the external power system, the DC-DC converter 340 of the power converter 150 converts the DC current supplied from the charging module 120 or the other power supply 130 into direct current. Supply to the control power supply 160.

일 실시예에서, 기타 전원(130)이 먼저 입력전원으로 사용되는 경우 제1 다이오드(320)는 단락(open)되고, 제2 다이오드(330)는 연결(close)되어 기타 전원(130)으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 기타 전원(130)에 이상이 발생하거나 기타 전원(130)이 기 설정된 값 이하의 값으로 공급되는 경우, 충전모듈(120)이 입력전원으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 제1 다이오드(320)는 연결(close)되고, 제2 다이오드(330)는 단락(open)될 수 있다.In one embodiment, when the other power source 130 is first used as an input power source, the first diode 320 is shorted and the second diode 330 is closed to supply power from the other power source 130. Can be supplied. If an error occurs in the other power source 130 or when the other power source 130 is supplied with a value less than or equal to a preset value, the charging module 120 may be used as an input power source. In this case, the first diode 320 may be closed and the second diode 330 may be shorted.

다른 실시예에서, 충전모듈(120)이 먼저 입력전원으로 사용되는 경우 제2 다이오드(330)는 단락(open)되고, 제1 다이오드(320)는 연결(close)되어 충전모듈(120)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 충전모듈(120)에 이상이 발생하거나 충전모듈(120)의 충전상태(SoC, State of Charge)가 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우, 기타 전원(130)이 입력전원으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 제2 다이오드(330)는 연결(close)되고, 제1 다이오드(320)는 단락(open)될 수 있다.In another embodiment, when the charging module 120 is first used as an input power source, the second diode 330 is shorted and the first diode 320 is closed so that the power supply from the charging module 120 is closed. Can be supplied. When an abnormality occurs in the charging module 120 or when the state of charge (SoC) of the charging module 120 falls below a preset value, the other power source 130 may be used as an input power source. In this case, the second diode 330 may be closed and the first diode 320 may be shorted.

제어전원부(160)의 제4 다이오드(360)는 연결(close)되고 전력변환부(150)로부터 공급된 전류는 직류-직류 변환기(370)에 공급된다. 직류-직류 변환기(370)는 제4 다이오드(360)를 통해 공급된 직류 전류를 제어전원의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력한다. 이러한 경우, 제3 다이오드(350)는 단락(open)될 수 있다.The fourth diode 360 of the control power supply unit 160 is closed and the current supplied from the power converter 150 is supplied to the DC-DC converter 370. The DC-DC converter 370 converts the DC current supplied through the fourth diode 360 into a DC current corresponding to the standard of the control power and outputs the converted DC current. In this case, the third diode 350 may be shorted.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.6 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a mixed control power supply according to another embodiment of the present invention.

도 6은 혼합형 제어전원 공급장치가 에너지 저장장치(ESS)에 사용된 경우의 예이다. 도 6을 참조하면, 혼합형 제어전원 공급장치(600)는 계통전원부(610a, 610b), 제어전원용 전력변환장치(620), 배터리 모듈(630) 및 기타 전원(640)을 포함한다. 제어전원용 전력변환장치(620)는 전력변환부(622), 제어전원부(624) 및 파워관리시스템(PMS, Power Management System)(626)을 포함하고, 배터리 모듈(630)은 무정전 전원장치(UPS)(631), 파워 유닛(633), 배터리 팩(635), 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)(637) 및 스위치(639)를 포함한다. 6 is an example where a mixed control power supply is used for the energy storage device (ESS). Referring to FIG. 6, the mixed control power supply 600 includes grid power supplies 610a and 610b, a control power converter 620, a battery module 630, and other power sources 640. The control power converter 620 includes a power converter 622, a control power supply 624, and a power management system (PMS) 626, and the battery module 630 includes an uninterruptible power supply (UPS). ) 631, a power unit 633, a battery pack 635, a battery management system (BMS) 637, and a switch 639.

이하에서는 설명의 편의를 위해 도 2 또는 도 3과 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다. 파워관리시스템(PMS)(626)은 에너지저장장치(ESS)의 전체적인 시스템 운영을 관리한다. 예를 들어, 파워관리시스템(626)은 전력 생산 및 저장 현황을 모니터링하고 시스템을 제어한다. 일 실시예에서, 파워관리시스템(626)은 외부 전력계통의 이상신호를 감지하여 혼합형 제어전원 공급장치를 제어한다. 예를 들어, 외부 전력계통의 이상신호가 감지된 경우, 파워관리시스템(626)은 무정전 전원장치(UPS)(631)를 구동하여 배터리 팩(635)을 충전하고, 배터리 모듈(630)의 스위치(639)를 연결(close)하여 배터리 팩(635)에 충전된 전원을 제어전원용 전력변환장치(620)에 공급한다. 외부 전력계통의 이상신호가 감지되지 않은 경우, 파워관리시스템(626)은 스위치(639)를 단락(open)하고, 계통전원부(610a)로부터 공급된 전원을 입력전원으로 하여 제어전원을 시스템에 공급한다.Hereinafter, for convenience of description, a description will be made with respect to a part different from FIG. 2 or FIG. 3. Power management system (PMS) 626 manages the overall system operation of the energy storage device (ESS). For example, power management system 626 monitors the power generation and storage status and controls the system. In one embodiment, the power management system 626 detects the abnormal signal of the external power system to control the mixed control power supply. For example, when an abnormal signal of an external power system is detected, the power management system 626 drives an uninterruptible power supply (UPS) 631 to charge the battery pack 635 and switches of the battery module 630. 639 is closed to supply the power charged in the battery pack 635 to the power converter 620 for the control power. When the abnormal signal of the external power system is not detected, the power management system 626 short-circuits the switch 639 and supplies control power to the system using the power supplied from the system power supply unit 610a as the input power. do.

배터리 팩(635)은 전력을 저장하는 복수의 배터리 셀(cell)로 구성된다. 파워 유닛(633)은 계통전원부(610b) 또는 무정전 전원장치(631)로부터 공급받은 전류를 배터리 팩(635)에 공급하여 배터리 팩(635)을 충전하고, 전력계통에 이상이 발생한 경우 배터리 팩(635)에 충전된 전류를 전력변환부(622)로 공급한다. 배터리 관리 시스템(BMS)(637)은 배터리 팩(635)의 충전 상태(SOC, State Of Charge)를 모니터링하고 배터리 팩(635)을 제어한다.The battery pack 635 is composed of a plurality of battery cells that store power. The power unit 633 charges the battery pack 635 by supplying a current supplied from the grid power supply unit 610b or the uninterruptible power supply 631 to the battery pack 635, and when an abnormality occurs in the power system, the battery pack ( The current charged in 635 is supplied to the power converter 622. The battery management system (BMS) 637 monitors the state of charge (SOC) of the battery pack 635 and controls the battery pack 635.

스위치(639)는 배터리 팩(635)에 충전된 전류를 선택적으로 전력변환부(622)로 공급한다. 예를 들어, 외부 전력계통의 이상신호가 감지된 경우, 파워관리시스템(626)은 스위치(639)를 연결(close)하여 배터리 팩(635)에 충전된 전원을 제어전원용 전력변환장치(620)에 공급한다. 일 실시예에서, 스위치(639)는 배터리 팩(635)의 충전 상태(SoC)와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(BMS)(637)은 파워관리시스템(PMS)(626)와 통신하여 배터리의 충전 상태를 모니터링하고, 외부 전력계통의 이상이 발생한 상태에서(예를 들어, 정전 중) 배터리의 충전 상태(SoC)에 하한(Lower Limit) Fault가 발생되면 파워관리시스템(PMS)(626)은 배터리 관리 시스템(BMS)(637)을 통해 스위치(639)를 단락(Open)시켜서 제어전원용 전력변환장치(620)로 공급되던 배터리 전원을 차단시킨다. The switch 639 selectively supplies the current charged in the battery pack 635 to the power converter 622. For example, when an abnormal signal of the external power system is detected, the power management system 626 connects the switch 639 to close the power charged in the battery pack 635 to control power conversion device 620. To feed. In one embodiment, the switch 639 may be closed or open in conjunction with the state of charge (SoC) of the battery pack 635. For example, the battery management system (BMS) 637 communicates with the power management system (PMS) 626 to monitor the state of charge of the battery, and in the event of an abnormality in the external power system (eg, during a power outage). ) When the lower limit fault occurs in the state of charge (SoC) of the battery, the power management system (PMS) 626 is controlled by shorting the switch 639 through the battery management system (BMS) 637. The battery power supplied to the power converter 620 for power is cut off.

일 실시예에서, 외부 전력계통의 이상신호가 감지되지 않은 경우, 파워관리시스템(626)은 하기와 같이 제어할 수 있다.In one embodiment, when an abnormal signal of the external power system is not detected, the power management system 626 may control as follows.

외부 전력계통의 이상신호가 감지되지 않은 경우, 파워관리시스템(626)은 하기 수학식 1을 통해 제어전원을 공급할 각 서브 시스템의 예상 전력 소요량을 산출한다.When the abnormal signal of the external power system is not detected, the power management system 626 calculates an estimated power requirement of each subsystem to supply control power through Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019020619091-pat00001
Figure 112019020619091-pat00001

여기에서, Hpredict는 각 서브 시스템의 예상 전력 소요량, P(Sn)은 n번째 서브 시스템(Sn)의 시간당 전력 소요량, tavg_i는 통계적으로 산출된 과거 외부 전력계통 이상발생 시간(period)이다.Where H predict is the estimated power requirement of each subsystem, P (S n ) is the hourly power requirement of the nth subsystem (S n ), and t avg_i is the statistically calculated past external power system abnormality period (period) to be.

만약,

Figure 112019020619091-pat00002
인 경우, 파워관리시스템(626)은 배터리 관리 시스템(BMS)(637)을 통해 배터리 모듈(630)의 스위치(639)를 연결(close)한다. 스위치(639)가 연결되면, 파워관리시스템(626)은 제어전원용 전력변환장치(620)에 포함된 제어전원부(160)의 제4 다이오드(260, 360) 연결(close)하고, 직류-직류변환기(270, 370)를 동작시킨다. 여기에서 Hcharged는 현재 배터리 모듈(630)에 충전된 전력량을 말한다.if,
Figure 112019020619091-pat00002
In this case, the power management system 626 closes the switch 639 of the battery module 630 through the battery management system (BMS) 637. When the switch 639 is connected, the power management system 626 closes the fourth diodes 260 and 360 of the control power supply unit 160 included in the power converter 620 for the control power, and converts the DC-DC converter. 270 and 370 are operated. Here, H charged refers to the amount of power currently charged in the battery module 630.

만약,

Figure 112019020619091-pat00003
인 경우, 파워관리시스템(626)은 배터리 관리 시스템(BMS)(637)을 통해 배터리 모듈(630)의 스위치(639)를 단락(open)시킨다. 여기에서 Th1은 기 설정된 제1 문턱값(Threshold)을 말한다. 일 실시예에서, 제1 문턱값은 설정되지 않을 수도 있다.if,
Figure 112019020619091-pat00003
In this case, the power management system 626 opens the switch 639 of the battery module 630 through the battery management system (BMS) 637. Here, Th1 refers to a preset first threshold. In one embodiment, the first threshold may not be set.

만약,

Figure 112019020619091-pat00004
인 경우, 파워관리시스템(626)은 배터리 관리 시스템(BMS)(637)을 통해 배터리 모듈(630)의 스위치(639)를 연결(close)한다. 스위치(639)가 연결되면, 파워관리시스템(626)은 제어전원용 전력변환장치(620)에 포함된 제어전원부(160)의 제4 다이오드(260, 360) 연결(close)하고, 직류-직류변환기(270, 370)를 동작시킨다. 이때, 파워관리시스템(626)은 서브 시스템에 제어 전원을 공급하는 직류-직류변환기들(370a, 370b, 370c, 370d, …370n)을 선택적으로 가동 중단할 수 있다.if,
Figure 112019020619091-pat00004
In this case, the power management system 626 closes the switch 639 of the battery module 630 through the battery management system (BMS) 637. When the switch 639 is connected, the power management system 626 closes the fourth diodes 260 and 360 of the control power supply unit 160 included in the power converter 620 for the control power, and converts the DC-DC converter. 270 and 370 are operated. In this case, the power management system 626 may selectively shut down the DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d,... 370n for supplying control power to the subsystem.

예를 들어, 파워관리시스템(626)은 하기 수학식 2를 통해 직류-직류변환기들(370a, 370b, 370c, 370d, …370n)을 선택적으로 가동 중단할 수 있다. For example, the power management system 626 may selectively shut down the DC-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d,... 370n through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019020619091-pat00005
Figure 112019020619091-pat00005

여기에서, P()는 예상 값과 현재 측정 값의 차이(Hpredict - Hcurrent)에 따른 점수 산출 함수, npriority'n'은 n번째 우선순위 서브 시스템(Spriority'n')의 개수, f(Spriority'n')는 n번째 우선순위 서브 시스템(Spriority'n')의 기여 점수 산출 함수, n은 자연수를 나타낸다. 일 실시예에서, 점수 산출 함수 P()와 f()는 기 설정될 수 있다. 예를 들어, P()는 예상 값과 현재 측정 값의 차이에 따라 구간별로 기 설정된 점수를 산출하는 함수일 수 있다. f()는 서브 시스템의 우선순위 별로 기 설정된 점수를 산출하는 함수일 수 있다.Here, P () is a score calculation function according to the difference between the predicted value and the current measured value (H predict -H current ), n priority'n ' is the number of nth priority subsystem (S priority'n' ), f (S priority'n ' ) is a contribution score calculation function of the nth priority subsystem (S priority'n' ), and n represents a natural number. In one embodiment, the score calculation functions P () and f () may be preset. For example, P () may be a function for calculating a predetermined score for each section according to the difference between the expected value and the current measured value. f () may be a function for calculating a predetermined score for each priority of the subsystem.

파워관리시스템(626)은 현재 배터리 모듈(630)에 충전된 전력량(Hcharged)을 계속 모니터링하여 상기 수학식2를 산출하고, 수학식2를 만족하는 경우 만족시키는 가장 낮은 우선순위(priority'n')의 직류-직류변환기(370a, 370b, 370c, 370d, …370n)를 가동 중단시킨다. 이후, Hcurrent 가 Th1 보다 작아지면 파워관리시스템(626)은 배터리 모듈(630)의 스위치(639)를 단락(open)시킨다.The power management system 626 continuously monitors the amount of power (H charged ) currently charged in the battery module 630 to calculate Equation 2, and if the Equation 2 is satisfied, the lowest priority 'n' satisfies. DC-to-DC converters 370a, 370b, 370c, 370d, ... 370n of ') are shut down. Thereafter, when H current is smaller than Th1, the power management system 626 shorts the switch 639 of the battery module 630.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급 방법을 설명하는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a control power supply method using a mixed control power supply device according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 혼합형 제어전원 공급장치(100 또는 600)의 전력변환부(150)가 계통전원부(110)로부터 공급된 전류를 변환하여 출력한다(단계 S710). 파워관리시스템(PMS)은 외부의 전력계통에 이상이 발생하는 지 여부를 모니터링한다. 외부 전력계통의 이상신호를 감지한 경우, 즉, 전력계통에 이상이 발생한 경우(단계 S720), 전력변환부(150)는 충전모듈(120)로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력한다(단계 S730). 다른 실시예에서, 전력계통에 이상이 발생한 경우(단계 S720), 전력변환부(150)는 기타 전원(130)으로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력할 수도 있다.Referring to FIG. 7, the power conversion unit 150 of the mixed control power supply device 100 or 600 converts and outputs the current supplied from the system power supply unit 110 (step S710). The power management system (PMS) monitors whether there is a problem with the external power system. When the abnormal signal of the external power system is detected, that is, when an abnormality occurs in the power system (step S720), the power conversion unit 150 converts the current supplied from the charging module 120 to DC and outputs it (step S730). In another embodiment, when an abnormality occurs in the power system (step S720), the power converter 150 may convert the current supplied from the other power source 130 into direct current.

일 실시예에서, 충전모듈(120)이 배터리 모듈(630)인 경우, 배터리 관리 시스템(BMS)(637)은 배터리 팩(635)의 충전 상태를 모니터링하고, 스위치(639)는 배터리 팩(635)의 충전 상태와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)될 수 있다. 예를 들어, 외부 전력계통의 이상이 발생한 상태에서(예를 들어, 정전 중) 배터리의 충전 상태(SoC)에 하한(Lower Limit) Fault가 발생되면 파워관리시스템(PMS)(626)은 스위치(639)를 단락(Open)시켜서 제어전원용 전력변환장치(620)로 공급되던 배터리 전원을 차단시킬 수 있다.In one embodiment, when charging module 120 is battery module 630, battery management system (BMS) 637 monitors the charging state of battery pack 635, and switch 639 is battery pack 635. In connection with the state of charge of the can be closed (close) or open (short). For example, when a lower limit fault occurs in a state of charge (SoC) of a battery in a state where an external power system is abnormal (for example, during a power failure), the power management system (PMS) 626 may switch a switch ( The battery power supplied to the control power converter 620 may be cut off by shorting 639.

도 1 내지 도 7을 통해 설명된 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수도 있다.The control power supply method using the mixed control power supply described with reference to FIGS. 1 to 7 may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as an application or a module executed by a computer. .

컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

모듈(module)이라 함은 명세서에서 설명되는 각각의 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.A module may mean hardware capable of performing functions and operations according to each name described in the specification, and may also mean computer program code capable of performing specific functions and operations. It may also mean an electronic recording medium, eg, a processor, on which computer program code capable of performing specific functions and operations is mounted.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 공간 인식을 이용한 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법으로 구현할 수 있다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and a mixed control power supply device using various spatial recognition and a control power supply using the same without departing from the technical idea of the present invention. It can be implemented in a way.

100 : 혼합형 제어전원 공급장치
110 : 계통전원부
120 : 충전모듈
130 : 기타 전원
140 : 제어전원용 전력변환장치
150 : 전력변환부
160 : 제어전원부
100: mixed control power supply
110: grid power supply
120: charging module
130: other power
140: power converter for control power
150: power conversion unit
160: control power supply

Claims (14)

외부의 전력계통과 연결되는 계통전원부;
상기 계통전원부로부터 전류를 공급받아 전력을 저장하는 충전모듈;
상기 계통전원부 또는 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 전력변환부;
상기 전력변환부로부터 공급된 전력을 시스템의 동작을 제어하는 제어전원으로 변환하여 출력하는 제어전원부; 및
파워관리시스템을 포함하고,
상기 파워관리시스템은 하기 수학식 1을 통해 제어전원을 공급할 각 서브 시스템의 예상 전력 소요량을 산출하며,
[수학식 1]
Figure 112019064279271-pat00006

여기에서, Hpredict는 각 서브 시스템의 예상 전력 소요량, P(Sn)은 n번째 서브 시스템(Sn)의 시간당 전력 소요량, tavg_i는 통계적으로 산출된 과거 외부 전력계통 이상발생 시간(period)
Figure 112019064279271-pat00015
인 경우,
상기 파워관리시스템은 하기 수학식 2를 통해 상기 각 서브 시스템에 제어 전원을 공급하는 직류-직류변환기를 선택적으로 가동 중단하는 혼합형 제어전원 공급장치.
[수학식 2]
Figure 112019064279271-pat00016

여기에서, Th1은 기 설정된 문턱값, Hcharged는 현재 충전된 전력량
P()는 예상 값과 현재 측정 값의 차이(Hpredict - Hcurrent)에 따른 점수 산출 함수, npriority'n'은 n번째 우선순위 서브 시스템(Spriority'n')의 개수, f(Spriority'n')는 n번째 우선순위 서브 시스템(Spriority'n')의 기여 점수 산출 함수, n은 자연수
A grid power supply unit connected to an external power system;
A charging module that receives electric current from the grid power supply unit and stores electric power;
A power converter converting and outputting a current supplied from the grid power supply unit or the charging module into direct current;
A control power supply for converting and outputting the power supplied from the power converter into control power for controlling the operation of the system; And
Including a power management system,
The power management system calculates an estimated power requirement of each sub-system to supply control power through Equation 1 below,
[Equation 1]
Figure 112019064279271-pat00006

Where H predict is the estimated power requirement of each subsystem, P (S n ) is the hourly power requirement of the nth subsystem (S n ), and t avg_i is the statistically calculated past external power system abnormality period (period)
Figure 112019064279271-pat00015
If is
The power management system is a hybrid control power supply to selectively shut down the DC-DC converter for supplying control power to each of the subsystems through the following equation (2).
[Equation 2]
Figure 112019064279271-pat00016

Here, Th 1 is a preset threshold, H charged is the amount of power currently charged
P () is a score calculation function based on the difference between the predicted value and the current measured value (H predict -H current ), n priority'n ' is the number of nth priority subsystems (S priority'n' ), f (S priority'n ' ) is a contribution score calculation function of the nth priority subsystem (S priority'n' ), where n is a natural number.
제1항에 있어서,
상기 충전모듈은 배터리 또는 대용량 캐패시터를 포함하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 1,
The charging module is a mixed control power supply including a battery or a large capacity capacitor.
제1항에 있어서,
상기 전력변환부는 상기 계통전원부로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하되, 상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 1,
The power converter converts and outputs the current supplied from the system power supply unit, when the external power system is abnormal, the mixed control power supply for converting the current supplied from the charging module to output the DC.
제1항에 있어서,
상기 전력변환부는 기타 전원과 연결되고,
상기 계통전원부, 충전모듈 또는 기타 전원 가운데 하나로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 출력하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 1,
The power converter is connected to the other power source,
Mixed control power supply for converting the power supplied from one of the grid power supply unit, charging module or other power supply to direct current.
제4항에 있어서,
상기 전력변환부는 상기 계통전원부로부터 공급된 전력을 변환하여 출력하되, 상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 충전모듈 또는 기타 전원으로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 출력하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 4, wherein
The power conversion unit converts and outputs the power supplied from the system power supply unit, if a failure occurs in the external power system mixed type control power supply for converting and outputting the power supplied from the charging module or other power source to direct current.
제4항에 있어서, 상기 전력변환부는
상기 계통전원부로부터 공급된 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 출력하는 교류-직류 변환기;
상기 충전모듈과 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제1 다이오드;
상기 기타 전원과 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제2 다이오드; 및
상기 제1 다이오드 또는 제2 다이오드로부터 공급된 직류 전류를 직류로 변환하여 출력하는 직류-직류 변환기를 포함하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 4, wherein the power conversion unit
An AC-DC converter for converting and outputting an AC current supplied from the grid power supply unit into a DC current;
A first diode connected to the charging module to selectively flow current;
A second diode connected to the other power source to selectively flow current; And
And a direct current-to-direct current converter for converting the direct current supplied from the first diode or the second diode into direct current.
제6항에 있어서, 상기 제어전원부는
복수의 제어전원을 출력하는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 6, wherein the control power supply unit
Mixed control power supply comprising a switching mode power supply for outputting a plurality of control power.
제7항에 있어서, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이는
상기 교류-직류 변환기와 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제3 다이오드;
상기 직류-직류 변환기와 연결되어 선택적으로 전류를 흘리는 제4 다이오드; 및
상기 제3 다이오드 또는 제4 다이오드를 통해 공급된 직류 전류를 각 제어전원의 규격에 해당하는 직류 전류로 변환하여 출력하는 복수의 직류-직류 변환기를 포함하는 혼합형 제어전원 공급장치.
8. The power supply of claim 7, wherein the switched mode power supply is
A third diode connected to the AC-DC converter to selectively flow current;
A fourth diode connected to the DC-DC converter to selectively flow current; And
And a plurality of DC-DC converters converting the DC current supplied through the third diode or the fourth diode into DC current corresponding to the specification of each control power and outputting the DC current.
제1항에 있어서,
상기 충전모듈은 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)의 배터리 모듈에 해당하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 1,
The charging module is a mixed control power supply corresponding to the battery module of the energy storage system (ESS, Energy Storage System).
제9항에 있어서, 상기 배터리 모듈은
무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible Power Supply);
배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 계통전원부 또는 상기 무정전 전원 장치로부터 공급받은 전류를 상기 배터리 팩에 공급하고, 전력계통에 이상이 발생한 경우 상기 배터리 팩의 전류를 상기 전력변환부로 공급하는 파워 유닛; 및
상기 배터리 팩의 충전 상태(SOC, State Of Charge)를 모니터링하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 9, wherein the battery module
Uninterruptible Power Supply (UPS);
A battery pack including a battery cell;
A power unit for supplying a current supplied from the grid power supply unit or the uninterruptible power supply to the battery pack, and supplying a current of the battery pack to the power conversion unit when an error occurs in a power system; And
Mixed control power supply comprising a battery management system (BMS) for monitoring the state of charge (SOC) of the battery pack.
제10항에 있어서, 상기 배터리 모듈은
선택적으로 상기 전력변환부로 전류를 공급하는 스위치를 더 포함하고,
상기 스위치는 상기 배터리 팩의 충전 상태와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)되는 혼합형 제어전원 공급장치.
The method of claim 10, wherein the battery module
Optionally further comprising a switch for supplying a current to the power conversion unit,
The switch is a mixed control power supply that is connected to (close) or short (open) in conjunction with the state of charge of the battery pack.
삭제delete 제1항의 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급방법에 있어서,
상기 전력변환부가 상기 계통전원부로부터 공급된 전류를 변환하여 출력하는 단계; 및
상기 외부의 전력계통에 이상이 발생한 경우, 상기 전력변환부가 상기 충전모듈로부터 공급받은 전류를 직류로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 제어전원 공급방법.
In the control power supply method using the mixed control power supply of claim 1,
Converting and outputting a current supplied from the system power supply by the power conversion unit; And
The control power supply method comprising the step of outputting by converting the current supplied from the charging module to a direct current when the external power system is abnormal.
제13항에 있어서,
상기 충전모듈은 에너지 저장장치의 배터리 모듈에 해당하고,
배터리 관리 시스템이 배터리 팩의 충전 상태를 모니터링하는 단계; 및
스위치가 상기 배터리 팩의 충전 상태와 연동하여 연결(close) 또는 단락(open)되는 단계를 더 포함하는 제어전원 공급방법.
The method of claim 13,
The charging module corresponds to the battery module of the energy storage device,
Monitoring, by the battery management system, the state of charge of the battery pack; And
The control power supply method further comprises the step of closing (close) or open (open) in conjunction with the state of charge of the battery pack.
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