KR102165788B1 - Uninterruptible power supply system including energy storage device - Google Patents
Uninterruptible power supply system including energy storage device Download PDFInfo
- Publication number
- KR102165788B1 KR102165788B1 KR1020170026513A KR20170026513A KR102165788B1 KR 102165788 B1 KR102165788 B1 KR 102165788B1 KR 1020170026513 A KR1020170026513 A KR 1020170026513A KR 20170026513 A KR20170026513 A KR 20170026513A KR 102165788 B1 KR102165788 B1 KR 102165788B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- converter
- voltage
- battery
- power supply
- supply system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
Abstract
본 발명은 에너지 저장 장치를 포함하는 무정전 전원 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템은, 계통에 연결된 무정전 전원 공급 시스템에 있어서, 상기 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 제1 컨버터, 상기 제1 컨버터와 직렬 연결되고, 상기 제1 컨버터에서 출력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 제1 부하에 전달하는 제2 컨버터, 상기 제1 컨버터 및 상기 제2 컨버터 사이의 노드에 전기적으로 연결되어 충방전을 수행하는 배터리, 및 상기 배터리 및 상기 노드 사이에 연결되고 양단에 걸린 직류 전압의 크기를 변환하는 제3 컨버터를 포함하되, 상기 제3 컨버터는, 상기 노드의 전압이 미리 결정된 한계 전압보다 낮은 경우, 상기 노드에 상기 배터리에 저장된 전력을 제공하는 UPS 모드로 동작한다.The present invention relates to an uninterruptible power supply system including an energy storage device. In the uninterruptible power supply system of the present invention, in the uninterruptible power supply system connected to the grid, a first converter for converting the AC voltage of the grid to a DC voltage, connected in series with the first converter, and output from the first converter A second converter converting a DC voltage into an AC voltage and transferring it to a first load, a battery electrically connected to a node between the first converter and the second converter to perform charging and discharging, and between the battery and the node A UPS that is connected to and converts the magnitude of the DC voltage across both ends, wherein the third converter provides power stored in the battery to the node when the voltage of the node is lower than a predetermined threshold voltage. Operates in mode.
Description
본 발명은 에너지 저장 장치를 포함하는 무정전 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 구체적으로, 사고 시 에너지 저장 장치의 응답 속도를 향상시키고, 지령 간의 관계를 간소화한 무정전 전원 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an uninterruptible power supply system including an energy storage device, and more particularly, to an uninterruptible power supply system that improves the response speed of the energy storage device in case of an accident and simplifies the relationship between commands.
무정전 전원 공급 시스템(Energy Storage System)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.The uninterruptible power supply system (Energy Storage System) is a system that increases energy efficiency by storing generated power in each linked system including power plants, substations, and transmission lines, and then selectively and efficiently using the power when it is needed.
무정전 전원 공급 시스템은 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우, 발전 단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있어서 전기요금을 인하하고 에너지를 절약할 수 있다.If the uninterruptible power supply system equalizes the electric load that fluctuates over time and season and improves the overall load ratio, the unit cost of power generation can be lowered and the investment and operating costs required for power facility expansion can be reduced. You can save.
이러한 무정전 전원 공급 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.This uninterruptible power supply system is installed and used in power generation, transmission and distribution, and customers in the power system, and frequency regulation, generator output stabilization using renewable energy, peak shaving, and load leveling ), it is used as an emergency power supply.
무정전 전원 공급 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.The uninterruptible power supply system is largely divided into physical energy storage and chemical energy storage according to the storage method. Physical energy storage includes methods using pumped water power generation, compressed air storage, and flywheel, and chemical energy storage includes methods using lithium ion batteries, lead acid batteries, and Nas batteries.
한편 이러한 무정전 전원 공급 시스템은 각각의 구성요소를 제어하는 상위 제어기를 포함하며, 상위 제어기(Programmable Logic Controller; 이하 PLC)는 각각의 구성요소와 통신하여 현재 동작 상태를 판단한다. PLC는 무정전 전원 공급 시스템의 모든 시퀀스 동작을 관제하며 각각의 상황에 따라 각 구성요소에 지령을 내려 동작을 수행하게 한다. PLC와 각각의 구성요소는 무선 또는 유선 통신방식으로 통신하게 된다.Meanwhile, such an uninterruptible power supply system includes a host controller that controls each component, and a programmable logic controller (PLC) communicates with each component to determine a current operating state. The PLC controls all sequence operations of the uninterruptible power supply system, and commands each component to perform the operation according to each situation. The PLC and each component communicate through wireless or wired communication.
무정전 전원 공급 시스템은 PLC와 각각의 구성 요소 간의 통신으로 연결되는 방식을 이용하는데, 회로가 복잡해지고 구성요소가 늘어남에 따라 연결의 복잡도가 증가되고 성능이 제한되는 문제점이 있었다. The uninterruptible power supply system uses a method in which a PLC and each component are connected through communication. As the circuit becomes complicated and the number of components increases, the connection complexity increases and performance is limited.
구체적으로, 무정전 전원 공급 시스템에서 통신으로 연결되는 형태의 복잡성이 증대됨에 따라 통신 신호에 대한 간섭이 발생하고, 이에 따라 동작 중 오류를 발생할 수 있는 확률이 높아지며, 무정전 전원 공급 모드(Uninterruptible Power Supply; 이하 UPS)에 대한 동작이 느려지는 문제점이 있었다. Specifically, as the complexity of the communication connection in the uninterruptible power supply system increases, interference with the communication signal occurs, thereby increasing the probability that an error may occur during operation, and the uninterruptible power supply mode (Uninterruptible Power Supply; There was a problem in that the operation for the following UPS) was slow.
본 발명은, PLC 로부터 지령을 받기 이전에 에너지 저장 장치의 DC-DC 컨버터에서 능동적으로 UPS 모드의 동작 여부를 판단하여 무정전 전원을 공급함으로써, 사고 시 빠른 응답 속도와 제어 및 지령간의 관계를 간소화할 수 있는 구조 및 동작 방법을 수행하는 무정전 전원 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides an uninterruptible power supply by actively determining whether the UPS mode is operated in the DC-DC converter of the energy storage device before receiving the command from the PLC, thereby simplifying the relationship between the fast response speed and control and command in case of an accident. An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply system that performs a structure and operation method that can be used.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템은, 계통에 연결된 무정전 전원 공급 시스템에 있어서, 상기 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 제1 컨버터, 상기 제1 컨버터와 직렬 연결되고, 상기 제1 컨버터에서 출력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 제1 부하에 전달하는 제2 컨버터, 상기 제1 컨버터 및 상기 제2 컨버터 사이의 노드에 전기적으로 연결되어 충방전을 수행하는 배터리, 및 상기 배터리 및 상기 노드 사이에 연결되고 양단에 걸린 직류 전압의 크기를 변환하는 제3 컨버터를 포함하되, 상기 제3 컨버터는, 상기 노드의 전압이 미리 결정된 한계 전압보다 낮은 경우, 상기 노드에 상기 배터리에 저장된 전력을 제공하는 UPS 모드로 동작한다.In order to solve such a problem, the uninterruptible power supply system of the present invention, in the uninterruptible power supply system connected to the grid, a first converter for converting the AC voltage of the grid to a DC voltage, and is connected in series with the first converter. , A second converter converting the DC voltage output from the first converter into an AC voltage and transferring it to a first load, a battery that is electrically connected to a node between the first converter and the second converter to perform charging and discharging, And a third converter connected between the battery and the node and configured to convert a magnitude of a DC voltage applied across both ends, wherein the third converter provides the node to the node when the voltage of the node is lower than a predetermined threshold voltage. It operates in a UPS mode that provides the power stored in the battery.
또한, 상기 제1 내지 제3 컨버터로부터 동작 상태에 대한 정보를 수신하고, 상기 제1 및 제2 컨버터의 동작 상태를 기초로 상기 제3 컨버터의 동작 모드에 대한 지령을 생성하여 상기 제3 컨버터에 전달하는 PLC를 더 포함할 수 있다.In addition, information on an operation state is received from the first to third converters, and a command for an operation mode of the third converter is generated based on the operation states of the first and second converters, It may further include a PLC to deliver.
또한, 상기 제3 컨버터에서 상기 노드의 전압을 센싱하여 이를 기초로 동작 모드를 결정하는 제1 반응 단위 시간은, 상기 PLC에서 상기 제3 컨버터의 동작 모드에 대한 지령을 갱신하는 제2 반응 단위 시간보다 작을 수 있다.In addition, the first reaction unit time for determining an operation mode based on the sensing voltage of the node in the third converter is a second reaction unit time for updating a command for the operation mode of the third converter in the PLC. Can be smaller than
또한, 상기 제3 컨버터는, 상기 제1 반응 단위 시간을 누적하여 동작 시간을 계산하고, 상기 동작 시간이 상기 제2 반응 단위 시간보다 작은 경우, 상기 제3 컨버터의 동작 모드를 유지할 수 있다.Further, the third converter may accumulate the first reaction unit time to calculate an operation time, and when the operation time is less than the second reaction unit time, the third converter may maintain an operation mode.
또한, 상기 제3 컨버터는, 상기 PLC로부터 동작 모드에 대한 지령을 수신하는 경우, 수신된 상기 지령에 따른 동작 모드로 동작할 수 있다.In addition, when receiving a command for an operation mode from the PLC, the third converter may operate in an operation mode according to the received command.
또한, 상기 제3 컨버터는, 상기 PLC로부터 충전 동작에 대한 지령을 수신하는 경우, 상기 배터리의 전압 레벨에 따라 홀드 모드(Hold mode) 또는 충전 모드(Charge mode)로 동작할 수 있다.In addition, when receiving a command for a charging operation from the PLC, the third converter may operate in a hold mode or a charge mode according to a voltage level of the battery.
또한, 상기 제3 컨버터는, 상기 노드의 전압이 미리 정해진 한계 전압보다 큰 경우, 상기 배터리의 전압 레벨에 따라 서로 다른 방식으로 동작할 수 있다.In addition, when the voltage of the node is greater than a predetermined threshold voltage, the third converter may operate in different ways according to the voltage level of the battery.
또한, 상기 배터리가 완충 상태인 제1 레벨인 경우, 상기 제3 컨버터는 홀드 모드(Hold mode)로 동작하고, 상기 배터리가 상기 제1 레벨보다 작은 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 충전시키는 충전 모드(Charge mode)로 동작할 수 있다.In addition, when the battery is at a first level in a fully charged state, the third converter operates in a hold mode, and when the battery is smaller than the first level, the third converter charges the battery. It can operate in charge mode.
또한, 상기 배터리가 상기 제1 레벨과 상기 제1 레벨보다 작은 제2 레벨 사이의 영역인 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 제1 방식으로 충전하고, 상기 배터리가 상기 제2 레벨과 상기 제2 레벨보다 작은 제3 레벨 사이의 영역인 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 상기 제1 방식과 다른 제2 방식으로 충전할 수 있다.In addition, when the battery is a region between the first level and a second level smaller than the first level, the third converter charges the battery in a first manner, and the battery is charged with the second level and the second level. In the case of an area between the third levels smaller than the second level, the third converter may charge the battery in a second method different from the first method.
또한, 상기 제3 컨버터는, 상기 배터리의 전압 레벨이 미리 정해진 배터리 최소 전압 레벨보다 큰 경우, 상기 UPS 모드로 동작할 수 있다.In addition, the third converter may operate in the UPS mode when the voltage level of the battery is greater than a predetermined minimum battery voltage level.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템은, PLC 로부터 지령을 받기 이전에 에너지 저장 장치의 DC-DC 컨버터에서 능동적으로 무정전 전원을 공급함으로써, 사고 시 빠른 응답 속도를 확보하고 제어 및 지령간의 관계를 간소화할 수 있다. According to the present invention as described above, the uninterruptible power supply system of the present invention secures a fast response speed in case of an accident by actively supplying the uninterruptible power from the DC-DC converter of the energy storage device before receiving a command from the PLC. The relationship between control and command can be simplified.
구체적으로, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템의 에너지 저장 장치에 포함된 Dc-DC 컨버터의 동작 제어 알고리즘을 간소화함에 따라, 사고 시 에너지 저장 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있고, 각 구성 요소 간 통신 연결의 복잡성을 완화시켜 통신 오류 확률을 낮출 수 있으며, 이를 통해 무정전 전원 공급 시스템의 안정성 또한 향상시킬 수 있다. 또한, 무정전 전원 공급 시스템의 유지 보수 및 관리가 용이해지며, 시스템을 관리하는데 필요한 여러 가지 자원 및 비용을 감소시킬 수 있다.Specifically, by simplifying the operation control algorithm of the Dc-DC converter included in the energy storage device of the uninterruptible power supply system of the present invention, it is possible to improve the response speed of the energy storage device in case of an accident, and to connect communication between each component. It is possible to reduce the probability of communication errors by reducing the complexity of the system, thereby improving the stability of the uninterruptible power supply system. In addition, maintenance and management of the uninterruptible power supply system becomes easy, and various resources and costs required to manage the system can be reduced.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the present invention.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템을 나타내는 위한 블록 회로도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 일반 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 충전 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 UPS 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 동작 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 에너지 저장 장치에 포함된 배터리의 충전 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 일단에 연결된 노드에 대한 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 동작 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block circuit diagram illustrating an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
2 is a diagram for describing an operation of an uninterruptible power supply system in a normal mode according to some embodiments of the present invention.
3 is a diagram illustrating an operation in a charging mode of an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
4 is a diagram for explaining the operation in the UPS mode of the uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation algorithm of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
6 is a graph illustrating a charging method of a battery included in an energy storage device of an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
7 is a graph for explaining a voltage of a node connected to one end of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an operation algorithm of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some other embodiments of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.
이하에서는, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 포함하는 무정전 전원 공급 시스템에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an uninterruptible power supply system including an energy storage device according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템을 나타내는 위한 블록 회로도이다.1 is a block circuit diagram showing an uninterruptible power supply system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템은 계통(AC GRID)(110), 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130), 제1 부하(135), 및 에너지 저장 장치(200)를 포함한다. 또한, 무정전 전원 공급 시스템의 각 구성요소를 제어하는 PLC(300)를 더 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the uninterruptible power supply system according to the first embodiment of the present invention is a system (AC GRID) 110, a
구체적으로, 계통(AC GRID)(110)은 스위치(AC_CB1)를 통해 제1 컨버터(120)에 교류 전압을 제공한다. Specifically, the grid (AC GRID) 110 provides an AC voltage to the
제1 컨버터(120)는 계통(110)에서 제공하는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터를 포함한다. 이때, 제1 컨버터(120)는 AC-DC IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)형 컨버터를 포함하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
제1 컨버터(120)와 계통(110) 사이에는 스위치(AC_CB2)가 배치될 수 있다. 스위치(AC_CB2)는 교류 전압 전송 라인을 전기적으로 연결시키거나 단절시킬 수 있다. 제1 컨버터(120)와 스위치(AC_CB2)는 PLC(300)의 지령에 의해 제어될 수 있다. A switch AC_CB2 may be disposed between the
제2 컨버터(130)는 제1 컨버터(120)와 직렬로 연결되며 제1 컨버터(120)가 제공하는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 제1 부하(135)에 전달할 수 있다. 이때, 제2 컨버터(130)는 DC-AC IGBT형 컨버터를 포함하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
제2 컨버터(130)와 제1 컨버터(120) 사이에는 복수의 스위치(DC_CB1, DC_CB2)가 배치될 수 있다. 복수의 스위치(DC_CB1, DC_CB2)는 직류 전압 전송 라인을 전기적으로 연결시키거나 단절시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2 컨버터(130)와 복수의 스위치(DC_CB1, DC_CB2)는 PLC(300)의 지령에 의해 제어될 수 있다. A plurality of switches DC_CB1 and DC_CB2 may be disposed between the
제1 부하(135)는 전력을 소모하는 다양한 전자 장치 및 설비가 될 수 있다. The
에너지 저장 장치(200)는 제1 컨버터(120)와 제2 컨버터(130) 사이에 직접적으로 연결될 수 있다. 이때, 에너지 저장 장치(200)는 PLC(300)의 지령을 수신하기 전에 제1 컨버터(120)와 제2 컨버터(130) 사이의 노드(N1)의 전압을 측정하여, 노드(N1)의 전압이 기준 전압보다 낮아지는 경우, 자동으로 제2 컨버터(130)에 배터리(220)의 전력을 전달할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하도록 한다.The
에너지 저장 장치(200)는 제3 컨버터(210)와 배터리(220)를 포함할 수 있다. 이때, 배터리(220)는 도면 상에는 하나만 표시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 배터리 셀을 포함하거나, 병렬, 직렬 또는 직병렬로 연결된 배터리 구조체가 될 수 있다. 배터리(220)는 계통(110)으로부터 전력을 전달받아 충전되거나, 저장된 전력을 제1 부하(135)에 제공할 수 있다. The
제3 컨버터(210)는 제1 컨버터(120) 및 제2 컨버터(130) 사이의 노드(N1)와, 배터리(220) 사이에 위치하며, 배터리(220)가 일정한 전력을 출력하거나 입력받도록 양단에 걸린 직류 전압의 크기를 변환할 수 있다. 이때, 제2 컨버터(130)는 DC-DC IGBT형 컨버터를 포함하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
또한, 제3 컨버터(210)는 양방향 컨버터로 동작할 수 있다. 따라서, 제3 컨버터(210)의 충/방전 회로는 하나로 통합되어 구성될 수 있다. 제3 컨버터(210)는 'UPS 모드'로 동작하지 않는 경우 배터리(220)를 충전시킬 수 있으며, 제3 컨버터(210)는 자체적으로 배터리(220)의 충전률(State of Charge; SOC)을 관리할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Also, the
도면에서 에너지 저장 장치(200)가 무정전 전원 공급 시스템 내에 하나만 포함되어 있는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 에너지 저장 장치(200)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 에너지 저장 장치(200)는 동일한 노드에 병렬로 연결되거나, 서로 직렬로 연결될 수 있다.Although only one
에너지 저장 장치(200)의 제3 컨버터(210)는, 제1 컨버터(120)가 정상적으로 동작하는 경우, 노드(N1) 사이에 위치한 스위치(DC_CB3)를 오프 시킨다. 이러한 에너지 저장 장치(200)의 상태에는 '정지 모드(Stop mode)' '대기 모드(Standby mode)', '홀드 모드(Hold mode)' 가 있을 수 있다. When the
구체적으로, '정지 모드(Stop mode)'는 모든 동작을 정지하는 것을 의미한다. '대기 모드(Standby mode)'는 에너지 저장 장치(200)가 노드(N1)에 대한 전압 모니터링 수행 없이 대기중인 상태를 의미한다. '홀드 모드(Hold ode)'는 '대기 모드(Standby mode)'와 반대로 에너지 저장 장치(200)가 노드(N1)에 대한 전압 모니터링을 수행하면서 대기 중인 상태를 의미한다. 이 경우, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)의 전압이 하강되는 경우, 'UPS 모드(UPS mode)'로 전환되어 동작할 수 있다. Specifically, the'Stop mode' means stopping all operations. The'standby mode' refers to a state in which the
또한, 배터리(220)의 충전률(State of Charge; SOC)이 미리 설정된 값보다 낮아지면, 에너지 저장 장치(200)는 스위치(DC_CB3)를 턴온시켜 배터리(220)를 충전한다. 이러한 에너지 저장 장치(200)의 상태를 '충전 모드(Charge Mode)'라 한다.In addition, when the state of charge (SOC) of the
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에너지 저장 장치(200)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)과 무관하게 노드(N1)의 전압(Vdc)에 따라 바로 '충전 모드'로 동작하는 '상시 충전 방식'이 이용될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the
또한, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)의 전압 레벨을 실시간으로 모니터링함으로써 계통(110) 또는 제1 컨버터(120)의 이상 동작을 검출할 수 있다. 이 경우, 에너지 저장 장치(200)는 스위치(DC_CB3)를 턴온시켜 배터리(220)에 저장된 전력을 제1 부하(135)에 전달한다. 이러한 에너지 저장 장치(200)의 상태를 'UPS 모드(UPS Mode)'라 한다.Further, the
이러한 에너지 저장 장치(200)의 동작 알고리즘에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.A detailed description of the operation algorithm of the
PLC(300)는 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 제3 컨버터(210)의 동작 상태를 수신하고, 이를 기초로 무정전 전원 공급 시스템의 동작을 제어할 수 있다. The
구체적으로, PLC(300)는 수신된 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 제3 컨버터(210)의 동작 상태를 이용하여 에너지 저장 장치(200)의 동작 모드를 판단하고, 이를 기초로 무정전 전원 공급 시스템의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, PLC(300)는 제1 컨버터(120)의 동작 상태가 고장이라고 판단되는 경우, 에너지 저장 장치(200)의 동작 모드를 UPS 모드로 판단하고, 제1 컨버터(120)를 리셋시킬 수 있다. 또한, PLC(300)는 제2 컨버터(130)이 동작 상태가 고장이라고 판단되는 경우, 안전을 위해 무정전 전원 공급 시스템을 정지시킬 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the
PLC(300)는 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 각 구성요소와 무선 또는 유선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, PLC(300)는 무정전 전원 공급 시스템의 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 제3 컨버터(210)와 RS 485, CAN, TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol), UDP(User Datagram Protocol)과 같은 프로토콜 기반의 데이터 통신을 수행할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
또한, PLC(300)는 에너지 저장 장치(200)의 동작 모드를 기초로 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, PLC(300)는 제1 컨버터(120), 제2 컨버터(130) 및 제3 컨버터(210)의 동작을 제어하며, 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 스위치(AC_CB1, AC_CB2, DC_CB1, DC_CB2)의 동작을 제어할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 일반 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 충전 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 UPS 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for describing an operation of an uninterruptible power supply system in a normal mode according to some embodiments of the present invention. 3 is a diagram illustrating an operation in a charging mode of an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention. 4 is a diagram for explaining the operation in the UPS mode of the uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템이 '일반 모드'로 동작하는 것을 나타낸다. 이러한 '일반 모드'에서 에너지 저장 장치(200)는 앞에서 설명한 '정지 모드(Stop mode)' '대기 모드(Standby mode)', '홀드 모드(Hold mode)로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 2, FIG. 2 shows that the uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention operates in a'normal mode'. In this'normal mode', the
이 경우, 계통(110)의 교류 전압은 제1 컨버터(120)에 의해 직류 전압으로 변환된다. 이어서, 제1 컨버터(120)의 출력인 직류 전압은 제2 컨버터(130)에 전달되어 교류 전압으로 변환되어 제1 부하(135)에 전달된다.In this case, the AC voltage of the
이때, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)와 분리된다. 구체적으로, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)의 전압(Vdc)와 미리 정해진 한계 전압(Vdc_limit)을 비교하여, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 한계 전압(Vdc_limit)보다 큰 경우 전기적으로 분리된다. 이 경우, 에너지 저장 장치(200)는 PLC(300)로부터 충전 명령을 받거나, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 완충 상태가 아닌 경우 '충전 모드'로 동작할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. At this time, the
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템이 '충전 모드'로 동작하는 것을 나타낸다. 에너지 저장 장치(200)는 '일반 모드' 상태에서 PLC(300)로부터 충전 명령을 받거나, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)을 체크하여 배터리(220)가 완충 상태가 아닌 경우, '충전 모드'로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 3, FIG. 3 shows that the uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention operates in a'charging mode'. The
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 에너지 저장 장치(200)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 미리 정한 전압 레벨보다 작은 경우, '충전 모드'로 동작할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.Further, in an embodiment of the present invention, when the voltage level Vbat of the
에너지 저장 장치(200)가 '충전 모드'로 동작하는 경우, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제3 컨버터(210)는 노드(N1)의 전원을 변환하여 배터리(220)에 전달함으로써 배터리(220)를 충전시킨다.When the
이어서, 에너지 저장 장치(200)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 완충 전압 레벨과 같아지는 경우, '충전 모드'를 중단시킨다.Subsequently, when the voltage level Vbat of the
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에너지 저장 장치(200)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)과 무관하게 노드(N1)의 전압(Vdc)에 따라 바로 '충전 모드'로 동작하는 '상시 충전 방식'이 이용될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템이 'UPS 모드'로 동작하는 것을 나타낸다. Referring to FIG. 4, FIG. 4 shows that the uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention operates in the'UPS mode'.
이 경우, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)와 연결되고, 제1 컨버터(120)는 노드(N1)와 분리된다. 구체적으로, 제1 컨버터(120)에 이상이 발생하여 계통(110)의 전원을 제대로 전달하지 못하는 경우, 노드(N1)의 전압(Vdc)은 낮아지게 된다.In this case, the
이때, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)의 전압(Vdc)을 일정 수준으로 유지시키도록 동작할 수 있으며, 이에 따라 제1 부하(135)에 일정한 전력을 전달할 수 있다.In this case, the
예를 들어, 에너지 저장 장치(200)는 노드(N1)의 전압(Vdc)와 미리 정해진 한계 전압(Vdc_limit)을 비교하여, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 한계 전압(Vdc_limit)보다 작은 경우, 노드(N1)에 전기적으로 연결된다. For example, the
이때, PLC(300)는 에너지 저장 장치(200)의 동작 모드를 확인하여 에너지 저장 장치(200)의 동작 모드가 'UPS 모드'로 동작하는 경우, 제1 컨버터(120)의 양측의 스위치(AC_CB2, DC_CB1)를 턴오프 시킬 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 에너지 저장 장치(200)가 직접 제1 컨버터(120)의 양측의 스위치(AC_CB2, DC_CB1)를 턴오프 시킬 수 있다.At this time, the
이를 통해, 에너지 저장 장치(200)는 제1 부하(135)에 일정한 크기의 전력을 지속적으로 전달할 수 있다.Through this, the
이하에서는 에너지 저장 장치(200)에 포함된 DC-DC 컨버터인 제3 컨버터(210)의 동작 알고리즘에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, an operation algorithm of the
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 동작 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 에너지 저장 장치에 포함된 배터리의 충전 방식을 설명하기 위한 그래프이다.5 is a flowchart illustrating an operation algorithm of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention. 6 is a graph illustrating a charging method of a battery included in an energy storage device of an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 에너지 저장 장치(200)의 제3 컨버터(210)는 우선, 에너지 저장 장치(200)는 기본적으로 '홀드 모드'를 기본값으로 동작한다.Referring to FIG. 5, in the
이어서, 노드(N1)의 전압(Vdc)과 미리 정한 한계 전압(Vdc_limit)을 비교한다(S110). Subsequently, the voltage Vdc of the node N1 is compared with a predetermined limit voltage Vdc_limit (S110).
이어서, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 미리 정한 한계 전압(Vdc_limit)보다 작은 경우, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 최소 전압 레벨(Vbat_Min)보다 큰지 여부를 판단한다(S120). 노드(N1)의 전압(Vdc)이 낮아지는 원인으로 예를 들어, 제1 컨버터(120)의 고장이나 계통(110) 전압의 불안정 등이 있을 수 있다. Subsequently, when the voltage Vdc of the node N1 is less than the predetermined limit voltage Vdc_limit, the
이어서, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 최소 전압 레벨(Vbat_Min)보다 작은 경우, 배터리(220)는 노드(N1) 또는 부하(135)에 전력을 제공하기 충분하지 않은 상태를 의미하므로, 이 경우, S110 단계를 반복 수행한다. Subsequently, when the voltage level (Vbat) of the
반면, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 최소 전압 레벨(Vbat_Min)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)를 방전(Discharge)시키는 'UPS 모드'로 동작한다(S130). 이때, 제3 컨버터(210)는 PLC(300)에 에너지 저장 장치(200)가 'UPS 모드'로 동작함을 알리는 지령을 전달할 수 있다. 다만, 제3 컨버터(210)에서 PLC(300)로 지령이 전달되는 반응 단위 시간은 제3 컨버터(210)의 동작에 대한 반응 단위 시간보다 길기에 제3 컨버터(210)는 PLC(300)로부터 동작 모드에 대한 지령을 수신하기 전, 능동적으로 먼저 동작할 수 있다. On the other hand, when the voltage level Vbat of the
이어서, 제3 컨버터(210)는 노드의 전압을 센싱하여 이를 기초로 동작 모드를 결정하는 제1 반응 단위 시간을 누적하여 동작 시간(T)을 계산하고, 상기 동작 시간이 PLC(300)에서 제3 컨버터(210)의 동작 모드에 대한 지령을 갱신하는 제2 반응 단위 시간(예를 들어, 딜레이 시간(Delay time))보다 큰지 여부를 판단한다(S140). Subsequently, the
만약, 제3 컨버터(210)의 'UPS 모드'에 대한 동작 시간(T)이 제2 반응 단위 시간(예를 들어, 딜레이 시간(Delay time))보다 작은 경우, 제3 컨버터(210)는 S120 단계 내지 S140 단계를 반복 수행한다. 즉, 제3 컨버터(210)는 계속해서 'UPS 모드'로 동작할 수 있다.If the operation time T for the'UPS mode' of the
반면, 제3 컨버터(210)의 'UPS 모드'에 대한 동작 시간(T)이 제2 반응 단위 시간(예를 들어, 딜레이 시간(Delay time))보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 PLC(300)로부터 'UPS 모드'로 동작하라는 지령이 수신되는 지 여부를 판단한다(S150).On the other hand, when the operation time (T) for the'UPS mode' of the
만약, 제3 컨버터(210)가 PLC(300)로부터 'UPS 모드'로 동작하라는 지령을 수신하는 경우, 제3 컨버터(210)는 S120 단계 내지 S150 단계를 반복 수행한다. 이때, 제3 컨버터(210)는 계속해서 'UPS 모드'로 동작할 수 있다. If the
S150 단계는 노드(N1)의 전압(Vdc)과 미리 정한 한계 전압(Vdc_limit)보다 아래로 떨어졌음에도 불구하고 제3 컨버터(210)가 자체적으로 'UPS 모드'로 동작하지 않는 경우, PLC(300)가 강제로 'UPS 모드'로 동작하라는 지령을 전달하는 것을 의미한다. 이를 통해, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템은 무정전 전원 공급을 위한 2차적인 안전 장치를 구현할 수 있다.In step S150, even though the voltage (Vdc) of the node (N1) and the predetermined limit voltage (Vdc_limit) have fallen below the
반면, 제3 컨버터(210)가 PLC(300)로부터 'UPS 모드'가 아닌 다른 동작 모드로 동작하라는 지령을 수신하는 경우, 제3 컨버터(210)는 상기 지령의 동작 모드로 동작하거나, 앞에서 설명한 S110 단계로 회귀하게 된다.On the other hand, when the
이와 반대로, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 한계 전압(Vdc_limit)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)를 충전(Charge)시키는 '충전 모드'로 동작한다.Conversely, when the voltage Vdc of the node N1 is greater than the limit voltage Vdc_limit, the
이어서, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)을 체크하여, 전압 레벨(Vbat)에 따라 서로 다른 방식으로 동작한다(S170).Subsequently, the
만약, 도 6을 함께 참조하면, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 완충 전압 레벨(Over Voltage Limit; 이하 OVL)인 경우, 제3 컨버터(210)는 '홀드 모드'로 동작한다(S172).6, when the voltage level Vbat of the
이와 다르게, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 제2 영역(Region 2)에 있는 경우, 즉, 전압 레벨(Vbat)이 완충 전압 레벨(OVL)보다 작고, 기준 전압 레벨(Voltage max)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 'CV 모드(CV mode)'로 배터리(220)를 충전한다(S174). In contrast, when the voltage level Vbat of the
반면, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 제1 영역(Region 1)에 있는 경우, 즉, 기준 전압 레벨(Voltage max)보다 작고, 최저 전압 레벨(Under Voltage Limit; 이하 UVL)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 'CV 모드'와 다른 'CC 모드(CC mode)'로 배터리(220)를 충전한다(S176). 여기에서, 'CV 모드'와 'CC 모드'는 종래의 기술에 대한 내용이므로 자세한 내용은 생략하도록 한다. On the other hand, when the voltage level (Vbat) of the
또한, 도 6에서는, 최저 전압 레벨(UVL)은 최소 전압 레벨(Vbat_Min)과 상이한 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 최저 전압 레벨(UVL)과 최소 전압 레벨(Vbat_Min)은 동일할 수 있다.In addition, in FIG. 6, the minimum voltage level UVL is shown to be different from the minimum voltage level Vbat_Min, but the present invention is not limited thereto, and the minimum voltage level UVL and the minimum voltage level Vbat_Min may be the same. I can.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 일단에 연결된 노드에 대한 전압을 설명하기 위한 그래프이다.7 is a graph for explaining a voltage of a node connected to one end of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 노드(N1)에서의 전압(Vdc)의 변화를 나타낸다. Referring to FIG. 7, a change in voltage Vdc at a node N1 of an uninterruptible power supply system according to some embodiments of the present invention is shown.
본 발명의 제3 컨버터(210)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 알고리즘을 통해 동작하며, 노드(N1)의 전압(Vdc)은 정상 상태에서 한계 전압(Vdc_limit)보다 높게 유지된다. The
다만, 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 구성요소 중 일부가 고장이 나거나 정상적으로 동작하지 않는 경우, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 낮아질 수 있다.However, when some of the components included in the uninterruptible power supply system fail or do not operate normally, the voltage Vdc of the node N1 may be lowered.
이때, 노드(N1)의 전압(Vdc)이 미리 정한 한계 전압(Vdc_limit)보다 작아지는 경우, 제3 컨버터(210)는 'UPS 모드'로 동작하게 되며, 배터리(220)에 저장된 전력을 노드(N1)에 제공한다. At this time, when the voltage Vdc of the node N1 becomes smaller than the predetermined limit voltage Vdc_limit, the
이러한 제3 컨버터(210)의 동작 반응 속도는 A 구간에 해당하며 약 5msec 이하의 반응 속도로 동작할 수 있다.The operation reaction speed of the
이어서, 제3 컨버터(210)는 노드(N1)의 전압(Vdc)이 한계 전압(Vdc_limit)보다 높아져서 정상 범위로 돌아올 때까지, 'UPS 모드'로 동작하게 되며, 이는 B 구간에 해당한다. B 구간은 약 20msec 이하가 될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Subsequently, the
이를 통해, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 에너지 저장 장치(200)는 PLC(300)로부터 동작 지령을 받지 않고, 능동적으로 동작 모드를 전환하여 무정전 전원을 제공할 수 있다.Through this, the
즉, 본 발명의 에너지 저장 장치(200)의 제3 컨버터(210)는 PLC(300)의 지령을 수신하지 않고, 능동적으로 UPS 모드의 동작 여부를 판단하여 무정전 전원을 공급함으로써, 사고시 빠른 응답 속도를 확보하고, PLC(300)로부터 수신하는 데이터 교환을 간소화시킬 수 있다. That is, the
이를 통해, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템의 제3 컨버터(210)에 대한 동작 제어 알고리즘은 간소화되며, 이에 따라, 무정전 전원 공급 시스템에 오류가 발생하는 경우 에너지 저장 장치(200)의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 무정전 전원 공급 시스템의 각 구성 요소 간 통신 연결의 복잡성을 완화시켜 통신 오류 확률을 낮출 수 있으며, 무정전 전원 공급 시스템의 안정성 또한 향상시킬 수 있다. Through this, the operation control algorithm for the
도 8은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 동작 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.8 is a flowchart illustrating an operation algorithm of a DC-DC converter included in an uninterruptible power supply system according to some other embodiments of the present invention. For convenience of description, hereinafter, redundant descriptions of the same matters as those of the above-described embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템에 포함된 DC-DC 컨버터의 동작 알고리즘은 도 5를 참조하여 설명한 알고리즘과 유사하다. Referring to FIG. 8, an operation algorithm of a DC-DC converter included in the uninterruptible power supply system according to some other embodiments of the present invention is similar to the algorithm described with reference to FIG. 5.
구체적으로, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 알고리즘의 S210 내지 S250 단계는, 도 5의 S110 내지 S150 단계와 실질적으로 동일하게 동작한다.Specifically, steps S210 to S250 of the algorithm of the uninterruptible power supply system according to some other embodiments of the present invention operate substantially the same as steps S110 to S150 of FIG. 5.
다만, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 무정전 전원 공급 시스템의 알고리즘은, S210 단계에서 노드(N1)의 전압(Vdc)이 한계 전압(Vdc_limit)보다 큰 경우, PLC(300)로부터 '충전 모드'에 대한 지령이 수신되었는지 여부를 판단한다(S260).However, in the algorithm of the uninterruptible power supply system according to some other embodiments of the present invention, if the voltage (Vdc) of the node N1 is greater than the limit voltage (Vdc_limit) in step S210, the'charging mode' from the
만약, PLC(300)로부터 '충전 모드'에 대한 지령이 수신되지 않는 경우, 제3 컨버터(210)는 '홀드 모드'로 동작한다(S272).If a command for a'charging mode' is not received from the
반면, PLC(300)로부터 '충전 모드'에 대한 지령이 수신되는 경우, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)를 충전(Charge)시키는 '충전 모드'로 동작한다.On the other hand, when a command for a'charging mode' is received from the
이어서, 제3 컨버터(210)는 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)을 체크하여, 전압 레벨(Vbat)에 따라 서로 다른 방식으로 동작한다(S270).Subsequently, the
만약, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 완충 전압 레벨(Over Voltage Limit; 이하 OVL)인 경우, 제3 컨버터(210)는 '홀드 모드'로 동작한다(S272).If the voltage level Vbat of the
이와 다르게, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 제2 영역(Region 2)에 있는 경우, 즉, 전압 레벨(Vbat)이 완충 전압 레벨(OVL)보다 작고, 기준 전압 레벨(Voltage max)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 'CV 모드(CV mode)'로 배터리(220)를 충전한다(S274). In contrast, when the voltage level Vbat of the
반면, 배터리(220)의 전압 레벨(Vbat)이 제1 영역(Region 1)에 있는 경우, 즉, 기준 전압 레벨(Voltage max)보다 작고, 최저 전압 레벨(Under Voltage Limit; 이하 UVL)보다 큰 경우, 제3 컨버터(210)는 'CV 모드'와 다른 'CC 모드(CC mode)'로 배터리(220)를 충전한다(S276).On the other hand, when the voltage level (Vbat) of the
이를 통해, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템에서 에너지 저장 장치(200)의 제3 컨버터(210)는 PLC(300)의 지령을 수신하지 않고도, 능동적으로 UPS 모드의 동작 여부를 판단하여 무정전 전원을 공급함으로써, 사고시 빠른 응답 속도를 확보하고, PLC(300)로부터 수신하는 데이터 교환을 간소화시킬 수 있다. Through this, in the uninterruptible power supply system of the present invention, the
이를 통해, 본 발명의 무정전 전원 공급 시스템의 제3 컨버터(210)에 대한 동작 제어 알고리즘은 간소화되며, 이에 따라, 무정전 전원 공급 시스템에 오류가 발생하는 경우 에너지 저장 장치(200)의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 무정전 전원 공급 시스템의 각 구성 요소 간 통신 연결의 복잡성을 완화시켜 통신 오류 확률을 낮출 수 있으며, 무정전 전원 공급 시스템의 안정성 또한 향상시킬 수 있다. Through this, the operation control algorithm for the
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The above-described present invention is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. Is not limited by
110: 계통 120: 제1 컨버터
130: 제2 컨버터 135: 제1 부하
200: 에너지 저장 장치 210: 제3 컨버터
220: 배터리 300: PLC110: system 120: first converter
130: second converter 135: first load
200: energy storage device 210: third converter
220: battery 300: PLC
Claims (10)
상기 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 제1 컨버터;
상기 제1 컨버터와 직렬 연결되고, 상기 제1 컨버터에서 출력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 제1 부하에 전달하는 제2 컨버터;
상기 제1 컨버터 및 상기 제2 컨버터 사이의 노드에 전기적으로 연결되어 충방전을 수행하는 배터리; 및
상기 배터리 및 상기 노드 사이에 연결되고 양단에 걸린 직류 전압의 크기를 변환하는 제3 컨버터를 포함하되,
상기 제3 컨버터는,
상기 제1 컨버터 및 상기 제2 컨버터 사이의 노드의 전압을 실시간으로 측정하여 상기 전압이 미리 결정된 한계 전압보다 낮은 경우, 상기 노드에 상기 배터리에 저장된 전력을 제공하는 UPS 모드로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
In the uninterruptible power supply system connected to the grid,
A first converter converting the AC voltage of the system into a DC voltage;
A second converter connected in series with the first converter and converting the DC voltage output from the first converter into an AC voltage and transferring the converted DC voltage to a first load;
A battery electrically connected to a node between the first converter and the second converter to perform charging and discharging; And
A third converter connected between the battery and the node and configured to convert a magnitude of a DC voltage applied across both ends thereof,
The third converter,
Operating in a UPS mode that provides power stored in the battery to the node when the voltage is lower than a predetermined threshold voltage by measuring a voltage of a node between the first converter and the second converter in real time
Uninterruptible power supply system.
상기 제1 내지 제3 컨버터로부터 동작 상태에 대한 정보를 수신하고, 상기 제1 및 제2 컨버터의 동작 상태를 기초로 상기 제3 컨버터의 동작 모드에 대한 지령을 생성하여 상기 제3 컨버터에 전달하는 PLC를 더 포함하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 1,
Receives information on the operation state from the first to third converters, generates a command for the operation mode of the third converter based on the operation state of the first and second converters, and transmits it to the third converter. Including PLC
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터에서 상기 노드의 전압을 센싱하여 이를 기초로 동작 모드를 결정하는 제1 반응 단위 시간은, 상기 PLC에서 상기 제3 컨버터의 동작 모드에 대한 지령을 갱신하는 제2 반응 단위 시간보다 작은
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 2,
The first reaction unit time for determining the operation mode based on the sensing voltage of the node in the third converter is less than the second reaction unit time for updating a command for the operation mode of the third converter in the PLC.
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터는, 상기 제1 반응 단위 시간을 누적하여 동작 시간을 계산하고, 상기 동작 시간이 상기 제2 반응 단위 시간보다 작은 경우, 상기 제3 컨버터의 동작 모드를 유지하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 3,
The third converter accumulates the first reaction unit time to calculate an operation time, and when the operation time is less than the second reaction unit time, maintains an operation mode of the third converter.
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터는, 상기 PLC로부터 동작 모드에 대한 지령을 수신하는 경우, 수신된 상기 지령에 따른 동작 모드로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 2,
The third converter, when receiving a command for an operation mode from the PLC, operates in an operation mode according to the received command.
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터는, 상기 PLC로부터 충전 동작에 대한 지령을 수신하는 경우, 상기 배터리의 전압 레벨에 따라 홀드 모드(Hold mode) 또는 충전 모드(Charge mode)로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 2,
When receiving a command for a charging operation from the PLC, the third converter operates in a hold mode or a charge mode according to the voltage level of the battery.
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터는, 상기 노드의 전압이 미리 정해진 한계 전압보다 큰 경우, 상기 배터리의 전압 레벨에 따라 서로 다른 방식으로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 1,
When the voltage of the node is greater than a predetermined threshold voltage, the third converter operates in a different manner according to the voltage level of the battery.
Uninterruptible power supply system.
상기 배터리가 완충 상태인 제1 레벨인 경우, 상기 제3 컨버터는 홀드 모드(Hold mode)로 동작하고,
상기 배터리가 상기 제1 레벨보다 작은 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 충전시키는 충전 모드(Charge mode)로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 7,
When the battery is at the first level in a fully charged state, the third converter operates in a hold mode,
When the battery is less than the first level, the third converter operates in a charge mode for charging the battery.
Uninterruptible power supply system.
상기 배터리가 상기 제1 레벨과 상기 제1 레벨보다 작은 제2 레벨 사이의 영역인 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 제1 방식으로 충전하고,
상기 배터리가 상기 제2 레벨과 상기 제2 레벨보다 작은 제3 레벨 사이의 영역인 경우, 상기 제3 컨버터는 상기 배터리를 상기 제1 방식과 다른 제2 방식으로 충전하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 8,
When the battery is a region between the first level and a second level smaller than the first level, the third converter charges the battery in a first manner,
When the battery is a region between the second level and a third level smaller than the second level, the third converter charges the battery in a second method different from the first method.
Uninterruptible power supply system.
상기 제3 컨버터는, 상기 배터리의 전압 레벨이 미리 정해진 배터리 최소 전압 레벨보다 큰 경우, 상기 UPS 모드로 동작하는
무정전 전원 공급 시스템.
The method of claim 1,
The third converter operates in the UPS mode when the voltage level of the battery is greater than a predetermined battery minimum voltage level.
Uninterruptible power supply system.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170026513A KR102165788B1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Uninterruptible power supply system including energy storage device |
JP2019543961A JP7100047B2 (en) | 2017-02-28 | 2017-08-24 | Uninterruptible power supply system including energy storage |
EP17898814.3A EP3591798A4 (en) | 2017-02-28 | 2017-08-24 | Uninterruptible power supply system comprising energy storage system |
CN201780087377.7A CN110326186B (en) | 2017-02-28 | 2017-08-24 | Uninterruptible power supply system including energy storage device |
US16/486,374 US11223229B2 (en) | 2017-02-28 | 2017-08-24 | Uninterruptible power supply system comprising energy storage system |
PCT/KR2017/009274 WO2018159910A1 (en) | 2017-02-28 | 2017-08-24 | Uninterruptible power supply system comprising energy storage system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170026513A KR102165788B1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Uninterruptible power supply system including energy storage device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180099276A KR20180099276A (en) | 2018-09-05 |
KR102165788B1 true KR102165788B1 (en) | 2020-10-14 |
Family
ID=63594406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170026513A KR102165788B1 (en) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | Uninterruptible power supply system including energy storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102165788B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267501A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | Uninterruptible power supply |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101117706B1 (en) * | 2010-07-28 | 2012-03-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | Power supply apparatus |
WO2012033254A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Energy storage system and controlling method of the same |
KR20160064973A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 주식회사 루비 | Power stabilizing system and method for power generated by renewable energy |
-
2017
- 2017-02-28 KR KR1020170026513A patent/KR102165788B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267501A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | Uninterruptible power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180099276A (en) | 2018-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10637284B2 (en) | Power supply system and method | |
CN110326186B (en) | Uninterruptible power supply system including energy storage device | |
KR20130006427A (en) | Rapid charger | |
KR102299604B1 (en) | An energy storage system | |
CN110710083B (en) | Energy storage system | |
KR102176094B1 (en) | Energy storage system including energy storage device | |
KR102176096B1 (en) | Uninterruptible power supply system including energy storage device | |
KR20200006887A (en) | Operation Method of ESS in Charging and Discharging | |
CN116846016A (en) | Overvoltage protection method, energy storage device and battery pack | |
KR101996834B1 (en) | An energy storage system | |
KR102165788B1 (en) | Uninterruptible power supply system including energy storage device | |
KR102257906B1 (en) | An energy storage system | |
KR101215396B1 (en) | Hybrid smart grid uninterruptible power supply using discharge current control | |
KR102338490B1 (en) | An energy storage system possible for uninterruptible power supply | |
KR102053812B1 (en) | Method and system for controlling power conversion system connected to hybrid battery | |
WO2018155442A1 (en) | Dc power supply system | |
RU2806782C1 (en) | Uninterrupted secondary power supply device | |
KR102537696B1 (en) | Soc management apparatus of energy storage device, and method therefor | |
KR102303342B1 (en) | A method for controlling relay to prevent relay damage due to rush current | |
KR102303326B1 (en) | An energy storage system | |
CN111406352B (en) | energy storage system | |
KR102323938B1 (en) | An energy storage system | |
KR101698267B1 (en) | Method of Controlling Energy Storage System | |
KR20150046540A (en) | Led lighting system powered on dc grid having a back-up battery | |
CN113937408A (en) | Energy storage device, energy storage control method and device applying energy storage device and equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |