KR102149393B1 - 태양전지 제어장치 및 제어 방법 - Google Patents

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KR102149393B1 KR1020130120158A KR20130120158A KR102149393B1 KR 102149393 B1 KR102149393 B1 KR 102149393B1 KR 1020130120158 A KR1020130120158 A KR 1020130120158A KR 20130120158 A KR20130120158 A KR 20130120158A KR 102149393 B1 KR102149393 B1 KR 102149393B1
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Abstract

본 발명은 태양전지 제어장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 제 1 출력단 및 제 2 출력단을 구비하는 태양전지 모듈, 상기 제 1 출력단 및 상기 제 2 출력단 사이에 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 충전 및 방전하는 입력 필터 콘덴서, 상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 입력 필터 콘덴서에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 컨버터, 상기 컨버터에 직렬로 연결되고, 상기 펄스 형태의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 인가하는 인버터, 상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 큰 경우 에너지를 저장하고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 작은 경우 에너지를 방출하는 디커플러 및 상기 디커플러의 입력 인덕터와 배터리에서 전류를 검출하고, 상기 입력 인덕터와 배터리에서 검출된 전류와 전류 지령을 비교하여 오차를 획득하고, 상기 오차를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하여, 상기 오차에 상기 보상 신호를 가산하여 스위칭 신호를 발생시켜 상기 디커플러에 인가하는 컨트롤러-여기서, 상기 전류 지령은 상위 제어기의 상기 전력계통의 순시 전력 지령으로부터 획득할 수 있음-를 포함하는 태양전지 제어장치를 제공할 수 있다.

Description

태양전지 제어장치 및 제어 방법{Control device and Control method for Photovoltaic system}
본 발명은 태양전지 제어장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 광기전력효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 전기를 공급할 수 있는 태양광 발전시스템은 반도체소자인 태양전지, 전기를 저장하는 축전지, 직류전기를 교류로 변환하는 인버터로 구성된다. 태양광 발전은 연료가 불필요하고 열적공해와 환경오염이 없으며 소음, 방사능, 폭발 위험이 없고 운전, 유지가 간편하고 무인화가 용이한 것이 큰 장점이다. 그러나 아직 발전단가가 높아 경제성이 약하고, 기상조건에 따라 발전량이 일정하지 않으며 한정된 일조시간(밤, 낮, 우천 시)으로 인해 발전시간이 제한받는 단점이 있다.
태양전지 모듈의 출력 전력은 최대 전력점 추종 제어를 통해 일정한 직류 값을 유지한다. 이에 반해, 계통으로의 출력 전력은 계통 전압과 계통 전류의 곱이므로 순시적으로 변하는 값을 갖는다. 따라서, 양방향 충방전 회로가 동작하지 않을 경우 태양전지로부터 출력되는 전력이 계통의 순시 전력보다 클 경우 그 차이만큼의 에너지가 입력 필터 콘덴서에 저장된다. 반대로, 태양전지의 전력이 계통의 순시 전력보다 작을 경우 입력 필터 콘덴서에 저장되어 있던 에너지를 이용하여 부족한 에너지가 추가로 출력단으로 방출된다. 이러한 과정에 의해 입력 필터 콘덴서에 저주파 전력 리플이 발생하고 이를 감소시키기 위하여 큰 용량의 전해 콘덴서가 사용되었다. 하지만 전해 콘덴서의 경우 체적이 크고 시스템의 신뢰성을 감소시키는 문제를 야기하여 태양력 발전의 확대에 장애가 되고 있다.
대한민국 공개 특허 : 제 10-2008-0041310호
본 발명의 일 실시예에 따르면 부가적인 회로를 통하여 직류-교류 변환장치의 입력 필터 콘덴서에서 발생하는 저주파 성분의 입력 리플을 줄일 수 있는 태양전지 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 입력 필터 콘덴서의 용량을 줄일 수 있으므로 종래의 방식에서 사용되던 전해 콘덴서를 필름 콘덴서로 교체하여 시스템의 부피를 줄일 수 있고 수명 연장으로 신뢰성을 높일 수 있는 태양전지 제어장치 및 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 모듈 단위의 에너지 저장 기능을 가짐으로써 디커플링 기능과 동시에 효율적인 에너지 운용이 가능하며, 에너지 저장 시스템의 용량 증설이 용이한 태양전지 제어장치 및 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예는 제 1 출력단 및 제 2 출력단을 구비하는 태양전지 모듈, 상기 제 1 출력단 및 상기 제 2 출력단 사이에 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 충전 및 방전하는 입력 필터 콘덴서, 상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 입력 필터 콘덴서에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 컨버터, 상기 컨버터에 직렬로 연결되고, 상기 펄스 형태의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 인가하는 인버터, 상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 큰 경우 에너지를 저장하고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 작은 경우 에너지를 방출하는 디커플러 및 상기 디커플러의 입력 인덕터와 배터리에서 전류를 검출하고, 상기 입력 인덕터와 배터리에서 검출된 전류와 전류 지령을 비교하여 오차를 획득하고, 상기 오차를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하여, 상기 오차에 상기 보상 신호를 가산하여 스위칭 신호를 발생시켜 상기 디커플러에 인가하는 컨트롤러-여기서, 상기 전류 지령은 상위 제어기의 상기 전력계통의 순시 전력 지령으로부터 획득할 수 있음-를 포함하는 태양전지 제어장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 디커플러는 노드 A, 노드 B 및 노드 C를 포함하되, 상기 제 1 출력단과 상기 노드 A 사이에 연결되는 입력 인덕터, 상기 노드 A와 상기 노드 B 사이에 연결되는 제 1 스위치, 상기 노드 A와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되는 제 2 스위치, 상기 제 2 출력단과 상기 노드 B 사이에 연결되는 평활 콘덴서, 상기 노드 B와 상기 노드 C 사이에 연결되는 제 3 스위치, 상기 노드 C와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되는 제 4 스위치, 상기 노드 C와 상기 배터리에 연결되는 배터리측 인덕터 및 상기 배터리측 인덕터와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되는 배터리를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치, 상기 제 3 스위치 및 상기 제 4스위치 중 적어도 하나는 능동형 스위치 소자일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 스위치가 턴-온 되면 상기 입력 인덕터에 상기 입력 인덕터에서 상기 노드 A 방향으로 흐르는 전류가 상승하며, 상기 제 2스위치가 턴-온 되면 상기 입력 인덕터에 상기 노드 A에서 상기 입력 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 상승한다. 위의 동작을 통하여 입력 인덕터의 전류 지령을 추종하도록 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 3 스위치가 턴-온 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 노드 C에서 상기 배터리측 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 상기 배터리에 에너지가 저장되며, 상기 제 3 스위치가 턴-오프 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 노드 C에서 상기 배터리측 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 상기 제 3 스위치가 턴-온 일 때 상기 배터리측 인덕터에 저장된 에너지가 방출되어, 상기 배터리에 에너지가 저장될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 4 스위치가 턴-온 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 배터리측 인덕터에서 상기 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 상기 배터리에서 에너지가 방출되며, 상기 제 4 스위치가 턴-오프 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 배터리측 인덕터에서 상기 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 상기 제 4 스위치가 턴-온 일 때 상기 배터리측 인덕터에 저장된 에너지가 방출되어, 상기 배터리에서 에너지가 방출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 인버터는 제 1 인버터 스위칭 소자, 상기 제 1 인버터 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제 2 인버터 스위칭 소자, 상기 제 1 인버터 스위칭 소자의 드레인에 드레인이 접속된 제 3 인버터 스위칭 소자 및 상기 제 2 인버터 스위칭 소자의 소스에 소스가 연결되고, 상기 제 3 인버터 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제 4 인버터 스위칭 소자를 포함하고, 상기 전력계통의 전력이 양인 구간에는 상기 제 1 인버터 스위칭 소자 및 제 4 인버터 스위칭 소자를 턴-온 동작시키고, 상기 전력계통의 전력이 음인 구간에는 상기 제 2 인버터 스위칭 소자 및 제 3 인버터 스위칭 소자를 턴-온 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 디커플러에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 상기 전력계통의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 전류 지령 발생부, 전류 센서를 통해 상기 전류를 검출하는 전류 검출부, 상기 전류 지령과 상기 전류 검출부에서 검출한 전류의 오차를 이용한 전류 제어부, 상기 오차를 보상하기 위해 상기 배터리의 전압과 평활 콘덴서의 전압, 입력 콘덴서의 전압을 기초로 보상 분을 발생시키는 보상 신호 발생부, 상기 제어부의 출력에 상기 보상 분을 가산하는 지령 보상부 및 상기 지령 보상부에서 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 신호 발생부를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 상기 보상 분은 정현파일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 태양전지를 제어하는 방법에 있어서, 디커플러에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 전력계통의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 단계, 입력 인덕터와 배터리에 연결된 전류 센서를 통해 상기 입력 인덕터와 배터리의 전류를 검출하는 단계, 상기 전류 지령과 상기 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득하는 단계, 상기 오차를 통해 제어기를 수행하는 단계, 상기 오차를 보상하기 위해 상기 배터리의 전압과 평활 콘덴서의 전압, 입력 필터 콘덴서의 전압을 기초로 보상 분을 발생시키는 단계, 상기 제어기의 출력에 상기 보상 분을 가산하는 단계 및 상기 제어기의 출력에 상기 보상 분을 가산한 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 태양전지 제어방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는 출력 전력의 평균이 태양전지 모듈에서 출력되는 전력보다 큰 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 방전하는 스위칭 신호를 발생시키고, 출력 전력의 평균이 태양전지 모듈에서 출력되는 전력보다 작은 경우, 상기 배터리에 에너지를 충전하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방전하는 스위칭 신호를 발생시킬 때, 상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최소 충전 상태보다 큰 경우, 상기 전류 지령에 해당하는 에너지를 방전하는 상기 스위칭 신호를 발생시키고, 상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최소 충전 상태보다 작은 경우, 배터리가 방전하지 않도록 전류 지령을 생성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 충전하는 스위칭 신호를 발생시킬 때, 상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최대 충전 상태보다 큰 경우, 배터리가 충전하지 않도록 전류 지령을 생성하고, 상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최대 충전 상태보다 작은 경우, 상기 전류 지령에 해당하는 에너지를 충전하는 상기 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 상기 보상 분은 정현파일 수 있다.
본 발명의 실시예는 태양전지 제어방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치 및 제어 방법은 추가적인 회로를 통하여 직류-교류 변환장치의 입력 필터 콘덴서에서 발생하는 저주파 성분의 입력 리플을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치 및 제어 방법은 입력 필터 콘덴서의 용량을 줄일 수 있으므로 종래의 방식에서 사용되던 전해 콘덴서를 필름 콘덴서로 교체하여 시스템의 부피를 줄일 수 있고 수명 연장으로 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치 및 제어 방법은 모듈 단위의 에너지 저장 기능을 가짐으로써 디커플링 기능과 동시에 효율적인 에너지 운용이 가능하며, 에너지 저장 시스템의 용량 증설이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전시 제 1 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전시 제 2 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전시 제 3 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전시 제 3 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전시 제 4 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전시 제 4 스위치 동작을 나타낸 것이다.
도 6은 배터리 충전시 시뮬레이션 결과 파형을 나타낸 것이다.
도 7은 배터리 방전시 시뮬레이션 결과 파형을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치의 디커플러를 제어하는 컨트롤러의 내부 구성도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치의 각 소자에서의 동작 파형을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치의 디커플러를 제어하는 순서를 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치를 나타낸 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치는 태양전지 모듈(1000), 입력 필터 콘덴서(2000), 컨버터(3000), 인버터(4000), 디커플러(5000) 및 컨트롤러(6000)를 포함할 수 있다.
태양전지 모듈(1000)은 제 1 출력단(1010) 및 제 2 출력단(1020)을 구비할 수 있다. 태양전지 모듈(1000)은 태양광이 있는 시간과 태양광이 없는 시간을 구분하여 태양광이 있는 시간에는 태양발전이 수행되고 태양발전에 의한 유효한 PV(photovoltaic) 전력을 생산하고, 태양광이 없는 시간에는 태양발전이 수행되지 않고 유효한 PV 전력을 생성하지 않는다. 태양전지 모듈(1000)은 모듈의 출력 전류 혹은 출력 전압에 따라 출력되는 전력이 다르므로 태양전지 모듈(1000)에 의해 생산되는 전력 중에서 최대 전력점을 추적하는 최대 전력점 추적(MPPT : Maximum Power Point Tracking)을 통해서 최대 전력을 생산하도록 제어될 수 있다.
입력 필터 콘덴서(2000)는 제 1 출력단(1010) 및 상기 제 2 출력단(1020) 사이에 연결될 수 있다. 입력 필터 콘덴서(2000)는 태양전지 모듈(1000)에서 출력되는 전력을 충전 및 방전할 수 있다. 태양전지 모듈(1000)은 직류 전력을 출력하고 발전 시스템은 전력계통(8000)의 주파수에 두 배에 해당하는 주파수로 진동하는 교류 전력을 출력할 수 있다. 태양전지 모듈(1000)과 발전 시스템의 출력 전력의 차이로 인하여 태양전지 출력단에 전력 리플이 발생하게 되어 태양전지 모듈(1000)의 출력 전력이 흔들리게 되어 태양전지 모듈(1000)이 최대 전력을 출력하지 못하게 된다. 태양전지 모듈(1000)이 최대 전력을 출력하지 못하게 되는 문제점을 해결하기 위해 입력 필터 콘덴서(2000)를 사용할 수 있다. 종래에는 본 발명의 입력 필터 콘덴서(2000) 위치에 대용량의 전해 콘덴서를 사용하였으나, 전해 콘덴서는 부피가 커서 전력변환장치의 부피를 증가시키며, 수명이 태양전지 모듈(1000)보다 짧아 발전 시스템 전체의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어 장치에서는 전해 콘덴서를 대체할 수 있는 필름 콘덴서를 사용하되, 입력 필터 콘덴서의 로드를 줄이고, 비용을 절감할 수 있는 제어 장치를 제안하고자 한다.
컨버터(3000)는 입력 필터 콘덴서(2000)에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 컨버터(3000)는 태양전지 모듈(1000)에서 생산된 출력 전압을 전파 정류된 정현파 형태의 펄스형 직류 전류로 변환하는 수단일 수 있고, 상기 직류 전류는 전력계통(8000)의 두 배 주파수를 가질 수 있다. 컨버터(3000)로는 플라이백(flyback) 컨버터(3000), 벅 부스트(buck-boost) 컨버터(3000), 푸쉬풀(push-pull) 컨버터(3000), 하프 브리지(half-bridge) 컨버터(3000), 풀 브리지(full-bridge) 컨버터(3000) 등이 사용될 수 있으며, 컨버터(3000)를 기반으로 하여 변형된 형태의 컨버터(3000)도 사용될 수 있으며, 본 발명에서 컨버터(3000)의 구성을 특별히 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어 장치의 컨버터(3000)는 주스위치(3010), 변압기 자화 인덕터(3020), 고주파 변압기(3030), 컨버터 출력 다이오드(3040) 및 컨버터 출력 콘덴서(3050)를 포함할 수 있다. 컨버터(3000) 제어 신호를 컨버터(3000) 스위칭 소자로 인가하면, 컨버터(3000) 제어 신호의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 동작에 따라 컨버터(3000) 회로에 포함된 고주파 변압기의 1차 코일의 전파 정류된 정현파 형태의 펄스형 전류가 2차 코일로 유도된다. 이때, 상기 유도된 전류가 출력 다이오드를 거쳐 출력될 수 있다.
인버터(4000)는 펄스 형태의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통(8000)에 인가할 수 있다. 인버터(4000)는 컨버터(3000)에서 출력된 펄스 형태의 직류 전력을 전력계통(8000)과 동기하는 교류 전력으로 변환하여 전력계통(8000)에 인가하는 수단일 수 있다. 복수 개의 인버터(4000) 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 복수 개의 인버터(4000) 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서 인버터(4000) 스위칭 소자는 H-브릿지 형태를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 제 1 인버터(4000) 스위칭 소자, 제 1 인버터(4000) 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제 2 인버터(4000) 스위칭 소자, 제 1 인버터(4000) 스위칭 소자의 드레인에 드레인이 접속된 제 3 인버터(4000) 스위칭 소자 및 제 2 인버터(4000) 스위칭 소자의 소스에 소스가 연결되고, 제3 인버터(4000) 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제4 인버터(4000) 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터(4000)에서 전력계통(8000)의 전압이 양인 구간에서는 제1 인버터(4000) 스위칭 소자 및 제4 인버터(4000) 스위칭 소자가 턴-온 동작하고, 제 2 인버터(4000) 스위칭 소자 및 제 3 인버터(4000) 스위칭 소자는 턴-오프 동작할 수 있다. 또한, 전력계통(8000)의 전압이 음인 구간에서는 제 2 인버터(4000) 스위칭 소자 및 제 3 인버터(4000) 스위칭 소자가 턴-온 동작할 수 있으며, 제 1 인버터(4000) 스위칭 소자 및 제 4 인버터(4000) 스위칭 소자는 턴 오프 동작을 할 수 있다. 또한, 인버터(4000)는 제 1 인버터(4000) 스위칭 소자 내지 제 4 인버터(4000) 스위칭 소자 중 적어도 한 개의 인버터(4000) 스위칭 소자가 차단 제어가 가능한 능동형 스위칭 소자(MOSFET, IGBT, BJT)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치는 인버터(4000)와 전력계통(8000) 사이에 출력 필터(7000)를 더 포함할 수 있다. 필터의 종류를 특별히 제한하는 것은 아니며, 노이즈를 제거할 수 있는 출력 필터(7000)라면 가능하다. 바람직하게 출력 필터(7000)는 인덕터(7010)와 콘덴서(7020)를 포함할 수 있다.
도 1의 디커플러(5000)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치는 태양전지 모듈(1000)에서 출력되는 전력이 전력계통(8000)의 순시 전력보다 큰 경우 에너지를 저장하고, 태양전지 모듈(1000)에서 출력되는 전력이 전력계통(8000)의 순시 전력보다 작은 경우 에너지를 방출하는 디커플러(5000)를 포함할 수 있다. 디커플러(5000)는 에너지 저장 장치로써, 발전량과 부하량을 고려하여 발전되는 전력을 충전 및 방출하여 시스템의 효율적으로 운용할 수 있도록 한다.
디커플러(5000)는 노드 A, 노드 B 및 노드 C를 포함할 수 있다. 입력 인덕터(5100)는 제 1 출력단(1010)과 노드 A 사이에 연결될 수 있다. 제 1 스위치(5210)는 노드 A와 노드 B 사이에 연결될 수 있다. 제 2 스위치(5220)는 노드 A와 제 2 출력단(1020) 사이에 연결될 수 있다. 평활 콘덴서(5300)는 제 2 출력단(1020)과 노드 B 사이에 연결될 수 있다. 제 3 스위치는 노드 B와 노드 C 사이에 연결될 수 있고, 제 4 스위치는 노드 C와 제 2 출력단(1020) 사이에 연결될 수 있다. 배터리측 인덕터(5400)는 노드 C와 배터리(5500) 사이에 연결될 수 있고, 배터리(5500)는 배터리측 인덕터와 제 2 출력단(1020) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제 1 스위치(5210), 제 2 스위치(5220), 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240) 중 적어도 하나는 능동형 스위치 소자가 될 수 있다. 능동형 스위칭 소자는 MOSFET, IGBT 및 BJT 중 어느 하나가 될 수 있으나, 스위치 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.
도 1의 컨트롤러(6000)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치는 디커플러(5000)의 배터리(5500)에서 전류와 입력 인덕터(5100)의 전류를 검출할 수 있다. 배터리(5500)에서 검출된 전류와 입력 인덕터(5100)에서 검출된 전류를 각각의 전류 지령과 비교하여 오차를 획득하고, 상기 오차를 줄이도록 스위치 신호를 생성한다. 입력 인덕터의 전류 지령은 전력계통의 순시 전력과 태양전지 모듈의 전력 차이를 보상하는 전류가 될 수 있다. 배터리(5500)의 전류 지령은 상기 입력 인덕터(5100)의 전류 지령의 평균값이다. 상기 스위칭 신호를 디커플러(5000)에 인가하여 입력 필터 콘덴서의 전력 리플을 줄일 수 있으며, 종래의 방식에서 사용되던 전해 콘덴서를 필름 콘덴서로 교체하여 시스템의 부피를 줄일 수 있고 수명 연장으로 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 디커플링 기능과 동시에 에너지 저장기능을 수행하여 효율적인 에너지 운용이 가능하도록 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제 1 스위치(5210)가 턴-온 되면 상기 입력 인덕터(5100)에 노드 A에서 입력 인덕터(5100) 방향으로 흐르는 전류가 상승하며, 제 2 스위치(5220)가 턴-온 되면 입력 인덕터(5100)에 입력 인덕터(5100)에서 노드 A 방향으로 흐르는 전류가 상승한다. 위의 동작을 통하여 입력 인덕터(5100)의 전류 지령을 추종하도록 제어할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(5500) 충전시 제 3 스위치(5230) 동작을 나타낸 것이다. 도 3a를 참조하면, 제 3 스위치(5230)가 턴-온 되면 배터리측 인덕터(5400)에 노드 C에서 배터리측 인덕터(5400) 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 배터리(5500)에 에너지가 저장될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(5500) 충전시 제 3 스위치(5230) 동작을 나타낸 것이다. 도 3b를 참조하면, 제 3 스위치(5230)가 턴-오프 되면 배터리측 인덕터(5400)에 노드 C에서 상기 배터리측 인덕터(5400) 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 제 3 스위치(5230)가 턴-온 일 때 상기 배터리측 인덕터(5400)에 저장된 에너지가 방출되어, 배터리(5500)에 에너지가 저장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(5500) 방전시 제 4 스위치(5240) 동작을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 제 4 스위치(5240)가 턴-온 되면 배터리측 인덕터(5400)에 배터리측 인덕터(5400)에서 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 배터리(5500)에서 에너지가 방출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(5500) 방전시 제 4 스위치(5240) 동작을 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 제 4 스위치(5240)가 턴-오프 되면 배터리측 인덕터(5400)에 배터리측 인덕터(5400)에서 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 제 4 스위치(5240)가 턴-온 일 때 배터리측 인덕터(5400)에 저장된 에너지가 방출되어, 배터리(5500)에서 에너지가 방출될 수 있다.
도 6은 배터리(5500) 충전시 시뮬레이션 결과 파형을 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 출력 전류(6516)는 전력계통(8000)과 동일한 위상으로 제어됨을 알 수 있다. 또한, 배터리(5500)가 충전될 때 출력 전력(6511)의 평균값이 태양전지 모듈(1000)의 출력 전력(6513)보다 더 작게 제어되며, 배터리 전류(6514)를 통하여 배터리(5500)가 충전되고 있음을 확인 알 수 있다.
도 7은 배터리(5500) 방전시 시뮬레이션 결과 파형을 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면, 출력 전류(7526)는 전력계통(8000)과 동일한 위상으로 제어됨을 알 수 있다. 또한, 배터리(5500)가 방전될 때 출력 전력(7521)의 평균값이 태양전지 모듈(1000)의 출력 전력(7523)보다 더 크게 제어되며, 배터리 전류(7524)를 통하여 배터리(5500)가 방전되고 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치의 디커플러(5000)를 제어하는 컨트롤러(6000)의 내부 구성도를 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디커플러(5000)는 입력 인덕터 전류 지령 발생부(8510), 입력 인덕터 전류 검출부(8520), 입력 인덕터 전류 제어부(8530), 배터리 전류 지령 발생부(8610), 배터리 전류 검출부(8620), 배터리 전류 제어부(8630), 보상 신호 발생부(8640), 지령 보상부(8650) 및 스위칭 신호 발생부(8660)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(6000)는 디커플러(5000)의 전류 센서를 통해 전류를 검출하고, 검출된 전류와 전류 지령을 비교하여 오차를 획득하고, 오차를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하여, 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.
입력 인덕터 전류 지령 발생부(8510)는 디커플러(5000)에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 전력계통(8000)의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생 시킬 수 있다. 이때, 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양은 외부 상위 제어기를 통해서 결정될 수 있다.
입력 인덕터 전류 검출부(8520)는 입력 인덕터(5100)에 연결된 전류센서를 통해 입력 인덕터(5100)의 전류를 검출 할 수 있다.
입력 인덕터 전류 제어부(8530)는 전류 지령과 입력 인덕터 전류 검출부(8520)에서 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득할 수 있다.
배터리 전류 지령 발생부(8610)는 입력 인덕터(5100)의 전류 지령의 평균으로 배터리 전류 지령을 발생 시킬 수 있다.
배터리 전류 검출부(8620)는 배터리에 연결된 전류 센서(미도시)를 통해 배터리(5500)의 전류를 검출할 수 있다.
각 부의 전류 제어부(8630)는 비교기(86301)와 PI제어기(86302)를 포함할 수 있다. 비교기(86301)는 전류 지령과 각 부의 전류 검출부(8620)에서 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득할 수 있다. 각 부의 전류 제어부(8630)는 PI제어기(86302)를 포함할 수 있으며, 획득한 오차를 PI제어기(86302)를 통해 제어할 수 있다.
보상 신호 발생부(8640)는 오차를 보상하기 위해 배터리(5500)의 전압과 평활 콘덴서(5300)의 전압, 입력필터 콘덴서(2000)의 전압을 기초로 보상 분(Dn.bst, Dn.bk)을 발생시킬 수 있다. 지령 보상부(8650)는 오차에 보상 분(Dn.bst, Dn.bk)을 가산하여 가공할 수 있다.
스위칭 신호 발생부(8660)는 지령 보상부(8650)에서 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호(Qbst1, Qbk1, Qbst2, Qbk2)를 발생시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(6000)는 스위칭 신호 발생부(8660)에서 발생한 스위칭 신호(Qbst1, Qbk1, Qbst2, Qbk2)를 제 1 스위치(5210), 제 2 스위치(5220), 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240) 중 적어도 하나에 인가할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 스위칭 신호(Qbst2, Qbk2)를 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240)에 인가할 수 있다. 이때, 인가된 스위칭 신호(Qbst2, Qbk2)를 통해서 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240)를 제어할 수 있다. 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240)의 제어 동작은 도 2 내지 도 5에서 이미 설명한 바 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어장치의 각 부에서 동작 파형을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 그래프 93010은 배터리(5500)가 방전할 때와 배터리(5500)가 충전될 때의 주스위치(3010)의 게이트 신호를 나타낸다. 이때, 자화 인덕터(3020)의 전류는 그래프 93020과 같다. 자화 인덕터(3020)에 그래프 93020과 같은 전류가 인가되면, 컨버터(3000)의 출력단에는 그래프 93040과 같은 전류가 흐른다. 또한, 전력계통(8000)에는 그래프 97000과 같은 전류가 출력된다. 입력 인덕터(5100)에 디커플링 전류를 살펴 보면, 그래프 95100과 같다. 그래프 95100에는 디커플링 전류 지령과 디커플링 전류를 함께 나타냈다. 그래프 95210은 제 2 스위치(5220)의 게이트 신호를 나타내고, 그래프 95220은 제 1 스위치(5210)의 게이트 신호를 나타낸다. 그래프 95230은 제 3 스위치(5230)의 게이트 신호를 나타내고, 그래프 95240은 제 4 스위치(5240)의 게이트 신호를 나타낸다. 이때, 배터리(5500)의 전류는 그래프 95500와 같다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어방법을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제어방법은 디커플러(5000)에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 전력계통(8000)의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 단계, 입력 인덕터(5100)와 배터리(5500)에 연결된 전류 센서를 통해 상기 입력 인덕터(5100)의 전류와 배터리(5500)의 전류를 검출하는 단계, 상기 전류 지령과 상기 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득하는 단계, 상기 오차를 보상하기 위해 상기 입력 필터 콘덴서(2000)의 전압과 배터리(5500)의 전압과 평활 콘덴서(5300)의 전압을 기초로 보상 분을 발생시키는 단계, 상기 오차를 통해 PI제어를 수행하는 단계, 상기 PI제어기의 출력과 상기 보상 분을 가산하는 단계 및 상기 PI제어기의 출력에 상기 보상 분을 가산한 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭 신호를 제 1 스위치(5210), 제 2 스위치(5220), 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240) 중 적어도 하나에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
스위칭 신호를 발생시키는 단계에서 출력 전력의 평균이 태양전지 모듈(1000)에서 출력되는 전력보다 큰 경우에는 배터리(5500)에 저장된 에너지를 방전하는 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 출력 전력의 평균이 태양전지 모듈에서 출력되는 전력보다 작은 경우에는 배터리(5500)에 에너지를 충전하는 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 단계 S101에서 전력계통(8000)으로부터 배터리 전류 지령을 발생시킬 수 있다. 여기서, 입력 인덕터(5100)의 전류와 배터리 전류 지령은 충전 및 방전의 양을 결정하는 외부 상위 제어기 또는 전력계통(8000)으로부터 결정될 수 있다.
단계 S103에서 전류 지령과 배터리(5500), 입력 인덕터(5100) 및 평활 콘덴서(5300) 각부의 전류를 비교할 수 있다.
단계 S105에서 전류 지령과 배터리(5500), 입력 인덕터(5100) 및 평활 콘덴서(5300) 각부의 전류 사이의 오차를 획득할 수 있다.
단계 S107에서 오차를 통한 PI제어기를 수행 할 수 있다.
단계 S109에서 PI제어기의 결과에 평활 콘덴서(5300)로부터 취득한 보상분을 가산할 수 있다.
단계 S111에서 보상분을 가산한 결과를 이용하여 스위칭 신호를 발생할 수 있다.
단계 S113에서 스위칭 신호를 각각의 스위치에 인가할 수 있다. 구체적으로 발생한 스위칭 신호를 제 1 스위치(5210), 제 2 스위치(5220), 제 3 스위치(5230) 및 제 4 스위치(5240) 중 적어도 하나에 인가할 수 있다.
단계 S115에서 스위칭 신호를 통해서 스위치가 동작할 수 있다. 스위칭 동작에 따른 각 소자의 동작 특성은 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 같다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : 태양전지 모듈 2000 : 입력 필터 콘덴서
3000 : 컨버터 3010 : 주스위치
3020 : 변압기 자화 인덕터 3030 : 고주파 변압기
3040 : 컨버터 츨력 다이오드 3050 : 컨버터 츨력 콘덴서
4000 : 인버터 4010 : 제 1 인버터 스위칭 소자
4020 : 제 2 인버터 스위칭 소자 4030 : 제 3 인버터 스위칭 소자
4040 : 제 4 인버터 스위칭 소자 5000 : 디커플러
5100 : 입력 인덕터 5101 : 입력 인덕터 센서
5210 : 제 1 스위치 5220 : 제 2 스위치
5230 : 제 3 스위치 5240 : 제 4 스위치
5300 : 평활 콘덴서 5400 : 배터리측 인덕터
5500 : 배터리 6000 : 컨트롤러
7000 : 출력 필터 7010 : 출력 필터의 인덕터
7020 : 출력 필터의 콘덴서 8000 : 전력계통(8000)
6511 : 출력 전력 6512 : 충방전 전력
6513 : 태양전지 모듈 출력 전력 6514 : 배터리 전류
6515 : 전력계통(8000) 전압 6516 : 출력 전류
7521 : 출력 전력 7522 : 충방전 전력
7523 : 태양전지 모듈 출력 전력 7524 : 배터리 전류
7525 : 전력계통(8000) 전압 7526 : 출력 전류
8510 : 인덕터 전류 지령 발생부 8520 : 입력 인덕터 전류 검출부
8530 : 입력 인덕터 전류 제어부 85301 : 비교기
85302 : PI 제어기 8610 : 배터리 전류 지령 발생부
8620 : 배터리 전류 검출부 8630 : 배터리 전류 제어부
86301 : 비교기 86302 : PI 제어기
8640 : 보상 신호 발생부 8650 : 지령보상부
8660 : 스위칭 신호 발생부

Claims (15)

  1. 제 1 출력단 및 제 2 출력단을 구비하는 태양전지 모듈;
    상기 제 1 출력단 및 상기 제 2 출력단 사이에 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 충전 및 방전하는 입력 필터 콘덴서;
    상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 입력 필터 콘덴서에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 컨버터;
    상기 컨버터와 전력계통의 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 펄스 형태의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 전력계통에 인가하는 인버터;
    상기 입력 필터 콘덴서에 병렬로 연결되고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 큰경우 에너지를 저장하고, 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력이 상기 전력계통의 순시 전력보다 작은 경우 에너지를 방출하는 디커플러; 및
    상기 디커플러의 입력 인덕터와 배터리에서 전류를 검출하고, 상기 입력 인덕터와 배터리에서 검출된 전류와 전류 지령을 비교하여 오차를 획득하고, 상기 오차를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하여, 상기 오차에 상기 보상 신호를 가산하여 스위칭 신호를 발생시켜 상기 디커플러에 인가하는 컨트롤러-여기서, 상기 전류 지령은 상위 제어기의 상기 전력계통의 순시 전력 지령으로부터 획득할 수 있음-;
    를 포함하는 태양전지 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디커플러는 노드 A, 노드 B 및 노드 C를 포함하되,
    상기 제 1 출력단과 상기 노드 A 사이에 연결되는 입력 인덕터;
    상기 노드 A와 상기 노드 B 사이에 연결되고, 상기 스위칭 신호에 의해 동작하는 제 1 스위치;
    상기 노드 A와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되고, 상기 스위칭 신호에 의해 동작하는 제 2 스위치;
    상기 제 2 출력단과 상기 노드 B 사이에 연결되는 평활 콘덴서;
    상기 노드 B와 상기 노드 C 사이에 연결되고, 상기 스위칭 신호에 의해 동작하는 제 3 스위치;
    상기 노드 C와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되고, 상기 스위칭 신호에 의해 동작하는 제 4 스위치;
    상기 노드 C와 상기 배터리 사이에 연결되는 배터리측 인덕터; 및
    상기 배터리측 인덕터와 상기 제 2 출력단 사이에 연결되는 배터리;
    를 포함하는 태양전지 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치, 상기 제 3 스위치 및 상기 제 4 스위치 중 적어도 하나는 능동형 스위치 소자인 태양전지 제어장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치가 턴-온 되면 상기 입력 인덕터에 상기 입력 인덕터에서 상기 노드 A 방향으로 흐르는 전류가 상승하고,
    상기 제 2 스위치가 턴-온 되면 상기 입력 인덕터에 상기 노드 A에서 상기 입력 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 상승하여, 상기 입력 인덕터의 전류 지령을 추종하도록 제어하는 태양전지 제어장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 신호가 상기 제 3 스위치에 인가되어, 상기 제 3 스위치가 턴-온 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 노드 C에서 상기 배터리측 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 상기 배터리에 에너지가 저장되며,
    상기 스위칭 신호가 상기 제 3 스위치에 인가되어, 상기 제 3 스위치가 턴-오프 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 노드 C에서 상기 배터리측 인덕터 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 상기 제 3 스위치가 턴-온 일 때 상기 배터리측 인덕터에 저장된 에너지가 방출되어, 상기 배터리에 에너지가 저장되는 태양전지 제어장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 신호가 상기 제 4 스위치에 인가되어, 상기 제 4 스위치가 턴-온 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 배터리측 인덕터에서 상기 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 상승하고, 상기 배터리에서 에너지가 방출되며,
    상기 스위칭 신호가 상기 제 4 스위치에 인가되어, 상기 제 4 스위치가 턴-오프 되면 상기 배터리측 인덕터에 상기 배터리측 인덕터에서 상기 노드 C 방향으로 흐르는 전류가 감소하고, 상기 제 4 스위치가 턴-온 일 때 상기 배터리측 인덕터에 저장된 에너지가 방출되어, 상기 배터리에서 에너지가 방출되는 태양전지 제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터는
    제 1 인버터 스위칭 소자;
    상기 제 1 인버터 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제 2 인버터 스위칭 소자;
    상기 제 1 인버터 스위칭 소자의 드레인에 드레인이 접속된 제 3 인버터 스위칭 소자; 및
    상기 제 2 인버터 스위칭 소자의 소스에 소스가 연결되고, 상기 제 3 인버터 스위칭 소자의 소스에 드레인이 접속된 제 4 인버터 스위칭 소자;를 포함하고,
    상기 전력계통의 전력이 양인 구간에는 상기 제 1 인버터 스위칭 소자 및 제 4 인버터 스위칭 소자를 턴-온 동작시키고, 상기 전력계통의 전력이 음인 구간에는 상기 제 2 인버터 스위칭 소자 및 제 3 인버터 스위칭 소자를 턴-온 동작시키는 태양전지 제어장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 디커플러에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 상기 전력계통의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 입력 인덕터 전류 지령 발생부;
    상기 입력 인덕터에 연결된 전류 센서를 통해 상기 배터리의 전류를 검출하는 입력 인덕터 전류 검출부;
    상기 전류 지령과 상기 입력 인덕터 전류 검출부에서 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득하는 입력 인덕터 전류 제어부;
    상기 배터리에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상기 입력 인덕터의 전류 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 배터리 전류 지령 발생부;
    배터리에 연결된 전류 센서를 통해 상기 배터리의 전류를 검출하는 배터리 전류 검출부;
    상기 전류 지령과 상기 배터리 전류 검출부에서 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득하는 배터리 전류 제어부;
    상기 오차를 보상하기 위해 상기 입력 필터 콘덴서의 전압과 배터리의 전압과 평활 콘덴서의 전압을 기초로 보상 분을 발생시키는 보상 신호 발생부;
    상기 오차에 상기 보상 분을 가산하는 지령 보상부; 및
    상기 지령 보상부에서 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 신호 발생부;
    를 포함하는 태양전지 제어장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보상 분은 정현파인 태양전지 제어장치.
  10. 태양전지를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 태양전지에 연계된 입력 필터 콘덴서에서 디커플러에 충전되는 에너지 및 방전되는 에너지의 양을 결정하기 위해 상위 제어기의 전력계통의 순시 전력 지령을 기초로 전류 지령을 발생시키는 단계;
    상기 디커플러의 입력 인덕터와 배터리에 연결된 전류 센서를 통해 상기 입력 인덕터와 상기 배터리의 전류를 검출하는 단계;
    상기 전류 지령과 상기 검출한 전류를 비교하여 오차를 획득하는 단계;
    상기 오차를 통해 제어기를 수행하는 단계;
    상기 오차를 보상하기 위해 상기 배터리의 전압, 상기 디커플러의 평활 콘덴서의 전압 및 상기 입력 필터 콘덴서의 전압을 기초로 보상 분을 발생시키는 단계; 및
    상기 상위 제어기의 출력에 상기 오차에 상기 보상 분을 가산하는 단계; 및
    상기 상위 제어기의 출력에 상기 오차에 상기 보상 분을 가산한 출력되는 신호를 기초로 스위칭 신호를 발생시켜 상기 디커플러에 인가하는 단계;
    를 포함하는 태양전지 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 발생시키는 단계는
    상기 상위 제어기의 출력 전력의 평균이 태양전지 모듈에서 출력되는 전력보다 큰 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 방전하는 스위칭 신호를 발생시키고,
    상기 상위 제어기의 출력 전력의 평균이 상기 태양전지 모듈에서 출력되는 전력보다 작은 경우, 상기 배터리에 에너지를 충전하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;인 태양전지 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방전하는 스위칭 신호를 발생시킬 때,
    상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최소 충전 상태보다 큰 경우, 상기 전류 지령에 해당하는 에너지를 방전하는 상기 스위칭 신호를 발생시키고,
    상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최소 충전 상태보다 작은 경우, 상기 배터리가 방전하지 않도록 상기 전류 지령을 생성시키는 태양전지 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전하는 스위칭 신호를 발생시킬 때,
    상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최대 충전 상태보다 큰 경우, 상기 배터리가 충전 하지 않도록 전류 지령을 생성하고,
    상기 배터리에 충전 상태가 상기 배터리의 최대 충전 상태보다 작은 경우,
    상기 전류 지령에 해당하는 에너지를 충전하는 상기 스위칭 신호를 발생시키는 태양전지 제어방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상 분은 정현파인 태양전지 제어방법.
  15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.
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