KR102299192B1 - 전력제어시스템 및 방법 - Google Patents

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KR102299192B1 KR1020180171013A KR20180171013A KR102299192B1 KR 102299192 B1 KR102299192 B1 KR 102299192B1 KR 1020180171013 A KR1020180171013 A KR 1020180171013A KR 20180171013 A KR20180171013 A KR 20180171013A KR 102299192 B1 KR102299192 B1 KR 102299192B1
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Abstract

본 발명은, 본 발명은, 전원부 및 상기 전원부로부터 발생된 전력을 부하에 공급시 상위제어기의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 전력제어기기 - 상기 전원부에는 상기 전력제어기기 복수 개가 연결됨 -;를 포함하되, 상기 복수의 전력제어기기는, 각각에 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 하기 수학식 가에 따른 시각(Ps)에 출력동작을 하는 것을 특징으로 하는 전력제어시스템을 제공한다.
[수학식 가]
Figure 112018131197016-pat00012
(여기서, Ps는 동작 시각, T는 상기 복수 전력제어기기 전부에 대한 제어주기 시간, n은 상기 복수 전력제어기기의 개수, IDx는 상기 전력제어기기별 고유부호임)

Description

전력제어시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING POWER}
본 발명은 전력제어시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상위제어기의 제어신호를 받아서 부하에 공급되는 전력량을 조절하는 전력제어기기를 포함하는 전력제어시스템 및 방법에 관한 것이다.
전력제어기기는 전력반도체소자(SCR, TRIAC, IGBT, FET 등)를 사용하여 부하(load)에 공급되어지는 전력량을 조절함으로써 온도제어, 전력조정, 모터제어, 조광용 램프제어 등을 하는 기기이다. 특히 열처리 장비, 반도체 장비, 디스플레이 장비 등 많은 산업현장에서 사용되는 핵심 기기이다.
도 1은 전력제어시스템의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전력제어기기(13)는 상위제어기(온도제어기, 통신기기 등)(14)로부터 제어신호를 받아서 부하(load)(12)에 공급되는 전력량을 조절할 수 있다.
전력제어기기(13)의 출력전력은 제어신호에 따라 출력량이 결정될 수 있으며, 전력제어기기(13)의 출력량은 제어신호의 크기가 아닌 일정한 주기 내의 듀티비(duty rate, ON/OFF 비율)에 따라 결정(도 2(a) 참조)되거나, 일정 파형 혹은 파형의 사이클 수에 따라 결정(도 2(b) 참조)될 수 있다.
도 3은 복수의 전력제어기기가 병렬로 연결된 전력제어시스템의 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전력제어기기(13)는 전원부(11)에 다수 개가 병렬로 연결될 수 있고, 각각의 전력제어기기(131~134)에는 적어도 하나의 부하(121~124)가 연결될 수 있다. 여기서, 복수의 전력제어기기(13) 각각에 제어신호를 전송하는 상위제어기(14)는 하나 또는 복수 개일 수 있다.
종래 다수 개의 전력제어기기(131~134)가 운전(또는 출력동작)을 할 경우, 복수의 출력전력이 서로 동시에 중첩(또는 겹침, 병목)이 없이 동작(A 부분)할 수 있지만, 복수의 출력전력이 서로 동시에 중첩되는 현상(B 부분)이 발생할 수도 있다(도 4 참조)
이러한 중첩 현상에 의해서 전력제어기기(13)에 공급되어지는 전원부(11)에서는 떨림(Flick) 현상이 나타날 수 있고, 중첩 현상에 의해 높은 전력값이 나타날 수 있다(도 5 참조).
이러한 문제를 해결하기 위해 사용되어지는 종래의 방법은 복수의 전력제어기기들(131~134) 간에 동작을 확인하는 동기신호를 송수신하여야 하고, 일 예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 전력제어기기들(131~134)을 마스터 또는 슬레이브로 설정하여 마스터를 기준으로 슬레이브의 전력제어기기들이 동기화하여 동작할 수 있다. 일 예로, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 도면부호 131의 전력제어기기가 마스터로 설정되었고, 도면부호 132~134의 각각의 전력제어기기가 슬레이브로 설정될 수 있다.
이때, 복수의 전력제어기기들(131~134) 간에 동기신호를 송수신할 때 통신선(통상 전선)을 이용하기 때문에 통신선의 길이에 의한 저항으로 신호의 지연이 발생할 수 있고, 또한 마스터의 오동작 혹은 동작 불능시에는 슬레이브의 동작에 영향을 미쳐 재시작을 하거나 마스터를 새롭게 재지정해야하는 문제가 있다(도 6(b) 참조).
따라서, 이러한 문제를 해소하기 위한 기술의 제시가 필요한 실정이다.
KR 10-1405243 B1
본 발명은, 각 전력제어기기의 출력전력이 동시에 출력되어 중첩되지 않고 분산시킴으로써, 전체 출력전력을 평활화하고, 전력 피크값의 발생 빈도를 낮출 수 있는 전력제어시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전원부 및 상기 전원부로부터 발생된 전력을 부하에 공급시 상위제어기의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 전력제어기기 - 상기 전원부에는 상기 전력제어기기 복수 개가 연결됨 -;를 포함하되, 상기 복수의 전력제어기기는, 각각에 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 하기 수학식 가에 따른 시각(Ps)에 출력동작을 하는 것을 특징으로 하는 전력제어시스템을 제공한다.
[수학식 가]
Figure 112018131197016-pat00001
(여기서, Ps는 동작 시각, T는 상기 복수 전력제어기기 전부에 대한 제어주기 시간, n은 상기 복수 전력제어기기의 개수, IDx는 상기 전력제어기기별 고유부호임)
일 실시예에 따라, 상기 복수 전력제어기기는, 출력전력의 동작 순서가 상기 고유부호에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 고유부호가 순차적이지 않은 경우, 상기 상위제어기는, 상기 고유부호를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 정렬된 순서대로 상기 고유부호들이 일정 간격을 갖도록 상기 복수 전력제어기기의 출력동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제어주기 시간(T)는, 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 따라 가변될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전력제어기기는, 상기 복수의 전력제어기기 전체의 출력전력의 합이 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않도록 제어되고, 상기 최대출력목표값(PV)은 단위목표값(Fk)의 정수(D)배이되, 상기 단위목표값(Fk)은 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전력제어기기는, 상기 복수의 전력제어기기 전체의 출력전력의 합이 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않도록 제어되고, 상기 최대출력목표값(PV)이 단위목표값(Fk)의 정수(D)배가 아닌 경우 상기 단위목표값(Fk)의 정수(D)배 중 상기 최대출력목표값(PV)를 초과하지 않는 값으로 재설정하여 최종 최대출력목표값(PVT)를 결정하되, 단위목표값(Fk)은 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 최종 최대출력목표값(PVT)은, 상기 최대출력목표값(PV)에서 상기 단위목표값(Fk)을 나눈 몫인 상기 정수(D)에 1을 더한 고유부호(ID)를 가진 전력제어기기(13)의 출력동작 시작점에서의 전체전력의 크기로 결정될 수 있다.
또한, 본 발명은, 전력제어기기가, 전원부로부터 발생된 전력을 부하에 공급시 상위제어기의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 단계 - 상기 전원부에 연결된 복수 개의 전력제어기기 복수 개가 연결됨 -를 포함하는 전력제어방법에 있어서, 상기 복수의 전력제어기기는, 각각에 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 상기 수학식 가에 따른 시각(Ps)에 출력동작하도록 제어하는 단계를 포함하는 전력제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 전력제어방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상위제어기에 의해 제어되는 각 전력제어기기의 출력전력은 동시에 출력되어 중첩되지 않고 분산됨으로써, 전체 출력전력이 평활화되고, 전력 피크값의 발생 빈도를 낮출 수 있다.
또한, 상위제어기가 복수의 전력제어기기 제어시 어느 한 통신선에 의한 동기신호의 지연이나 누락이 이와 무관한 다른 전력제어기기들에 영향을 미치지 않는다.
또한, 복수의 전력제어기기별 부여된 고유부호가 순차적이지 않거나 전력제어기기의 개수가 변하더라도, 부하에 전달하는 전력에 영향을 미치지 않고 전력제어기기를 제어할 수 있다.
도 1은 전력제어시스템의 구성도이다.
도 2는 전력제어기기의 출력량을 결정하는 제어신호 형태의 예시도이다.
도 3은 복수의 전력제어기기가 병렬로 연결된 전력제어시스템의 구성도이다.
도 4 및 5는 복수의 전력제어기기로부터의 출력전력들 간의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 종래 복수의 전력제어기기들 간의 동기화 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 전력제어기기로부터 출력된 전력을 나타낸 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 동일 시간축 상에 각 전력제어기기별 출력 전력을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력제어기기에 포함된 저장수단을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 전체 출력전력의 합이 목표최대출력을 초과하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력제어기기의 최대출력을 제한한 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 단위목표값의 결정과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 최종 최대출력목표값을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 전력제어기기별 부여된 고유부호가 정렬되지 않았을 때 이를 해결하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어주기 시간을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
전력제어시스템
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어시스템(10)은, 전력을 공급하는 전원부(11)와, 전원부(11)로부터 발생된 전력을 부하(12)에 공급시 상위제어기(14)의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 전력제어기기(13)를 포함할 수 있다.
이때, 전력제어기기(13)는 전원부(11)에 복수 개가 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 전력제어기기(13) 각각에는 적어도 하나의 부하(load)(12)가 연결될 수 있다.
또한, 상위제어기(14)는 복수의 전력제어기기(13)를 제어하기 위해 적어도 하나의 전력제어기기(13)에 제어신호를 전송할 수 있고, 바람직하게는 도 6에 도시한 바와 같이, 어느 한 통신선에 의한 동기신호의 지연이나 누락이 이와 무관한 다른 전력제어기기(13)들에 영향을 미치지 않도록, 상위제어기(14)는 복수의 전력제어기기(13) 각각에 제어신호를 전송하여 동작을 제어할 수 있다.
이때, 복수의 전력제어기기(13) 각각은 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 하기 수학식 1에 따른 시각(Ps)에 전력을 출력하도록 그 동작을 제어할 수 있다.
고유부호(ID)는 상위제어기(14)의 피제어기기인 복수의 전력제어기기(131~134)들을 구분하기 위한 것으로서, 고유부호(ID)의 형태, 구성문자의 종류, 길이 등은 특별히 한정하지 않으나, 일 예로 상기 고유부호(ID)는 숫자일 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018131197016-pat00002
여기서, Ps는 각 전력제어기기(131~134)의 전력출력동작시각을 가리키고, T는 복수 전력제어기기(131~134) 전부에 대한 출력제어주기의 시간을 가리키며, n은 상위제어기(14)의 피제어기기인 전력제어기기(131~134)의 개수를 가리키고, IDx는 전력제어기기(131~134)별 고유부호를 가리킬 수 있으며, 일 실시예에 따라 1 이상의 정수일 수 있다.
결국, 상위제어기(14)에 의해 제어되는 각 전력제어기기(131~134)의 출력전력은 동시에 출력되어 중첩되지 않고 분산됨으로써, 전체 출력전력이 평활화될 수 있다.
일 예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 고유부호(ID)가 1 이상의 정수인 경우, 각 전력제어기기(131~134)에는 1부터 n까지의 고유부호가 부여될 수 있고, 각 전력제어기기(131~134)는 0,
Figure 112018131197016-pat00003
,
Figure 112018131197016-pat00004
,
Figure 112018131197016-pat00005
, ...,
Figure 112018131197016-pat00006
의 시각에 전력을 출력할 수 함으로써, 전체적으로 각 전력제어기기(131~134)에서의 출력 전력이 분산되어 전력 피크값의 발생 빈도를 낮출 수 있다.
만약, 전력제어기기(13)가 총 6대(n=6)이고, 제어주기의 시간(T)가 60초이며, 각 전력제어기기(13)의 고유부호(ID)가 1, 2, 3, 4, 5, 6인 경우, ID가 1인 전력제어기기는 0에서 전력을 출력하고, ID가 2인 전력제어기기는 10초에서 전력을 출력하며, ID가 3인 전력제어기기는 20초에서 전력을 출력하고, ID가 4인 전력제어기기는 30초에서 전력을 출력하며, ID가 5인 전력제어기기는 40초에서 전력을 출력하고, ID가 6인 전력제어기기는 50초에서 전력을 출력할 수 있다. 이를 동일한 시간축 상에 각 전력제어기기(131~134) 별 출력 전력을 나타내면, 도 8에 도시한 바와 같다. 전력제어기기별 출력 전력을 동일 시간축 상에 겹쳐서 나타내면 도 9에 도시한 바와 같다.
결국, 전원부(11)에서 공급되는 전원의 중첩 및 그에 따른 피크 전력을 최소화하고 평활화할 수 있다.
상기 수학식 1에서 나타난 바와 같이, 고유부호는 각 전력제어기기별(131~134) 동작 순서를 정하게 하고, 전체 전력제어기기(13)의 개수(n)와 전체 제어주기의 시간(T)은 전력 출력의 동작할 시각(또는 위치)을 정할 수 있기 때문에, 사용자는 고유부호(ID)의 고저를 이용하여 전력제어기기(13)의 동작순서를 정할 수 있다.
만약, 복수의 전력제어기기(13)별 부여된 고유부호(ID)가 순차적이지 않은 경우, 상기 수학식 1에 의해 차례로 출력동작을 하는 인접한 전력제어기기(13)들 사이의 동작 위치 또는 동작 시각 간극이 커지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상위제어기(14)는 상기 고유부호가 순차적이지 않은 경우, 고유부호를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 정렬된 순서대로 고유부호들이 일정 간격을 갖도록 고유부호를 재설정할 수 있다. 재설정된 고유부호에 따라 복수의 전력제어기기(13)는 기 설정된 시간(T) 내에서 전력의 출력동작 간격을 일정 배치토록 할 수 있어, 평활도가 높아지고 전력의 겹침이 최소화되어 위와 같은 문제는 해소될 수 있다.
이와 다르게, 상위제어기(14)는 상기 고유부호가 순차적이지 않은 경우, 고유부호를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 고유부호를 재설정하지 않더라도, 후술하는 바와 같이, 전력제어기기(13)들의 인접한 출력 동작 사이의 간격(ts)를 고정하여, 복수의 전력제어기기(13)들의 출력동작이 상기 오름차순 또는 내림차순에 따라 정렬되어 제어될 수 있다(도 17 참조).
한편, 각 전력제어기기(131~134)의 출력동작 제어를 위해, 각 전력제어기기(131~134) 및/또는 상위제어기(14)는, 전체 전력제어기기의 개수(n)와, 각 전력제어기기별 고유부호(ID)와, 제어주기 시간(T) 중 적어도 하나를 저장하기 위한 저장수단(미도시)을 포함할 수 있다.
저장수단에 저장되는 상기 정보는 사용자로부터 직접 입력될 수 있고, 또는 각 전력제어기기(131~134)에 상기 저장수단이 구비된 경우(도 10 참조)에는 상위제어기(14)나 별도의 단말기가 통신망을 통해 상기 정보를 입력할 수 있다.
이때, 전원부(11)에 다수의 전력제어기기(13)가 연결된 경우, 연결된 전력제어기기(13)를 파악할 수 없는 경우가 있으며, 전술한 바와 같이 외부 입력에 의해 상기 저장수단은 전체 전력제어기기의 개수(n) 및/또는 전력제어기기별 고유부호(ID)를 저장할 수 있으나, 또 다른 실시예에 따라 상위제어기(14)는 브로드캐스트 방식으로 다수의 전력제어기기(13)에 응답요청신호를 보내고, 수신된 응답신호의 개수를 세어 전력제어기기의 개수(n)를 산출하고, 각 노드에 연결된 각 전력제어기기(13)에 해당하는 고유부호(ID)로서 임의의 정수를 순차 부여하여 상위제어기(14) 및/또는 각 전력제어기기(131~134)의 저장수단에 저장할 수 있다.
한편, 상기 수학식 1의 파라미터 중 제어주기 시간(T)는 사용자의 입력에 의해 설정될 수 있으나, 일 실시예에 따라 상기 제어주기 시간(T)는 가변될 수 있다.
상기 제어주기 시간(T) 내 복수의 전력제어기기(131~134)들의 전력 출력의 동작시각이 조밀하게 배치되면, 각 전력제어기기(131~134)들에서 소정기간 동안 출력되는 전력들에 의해 피크치가 높아지고 전력을 평활화할 수 없는 문제가 있고, 이와 반대로 복수의 전력제어기기(131~134)들의 전력 출력의 동작시각이 성기게 배치되면 부하에 전달되는 에너지의 변환 역시 성겨, 의도보다 빛이 어둡거나 발열이 적을 수 있다.
따라서, 복수 전력제어기기(13)들의 개수(n)가 증감함에 따라 상기 제어주기 시간(T)이 증감되도록 가변 설정되는 것이 바람직하며, 이때 전력제어기기(13)들의 인접한 출력 동작 사이의 간격을 미리 정하여, 이와 전력제어기기들의 개수(n)를 근거로 제어주기 시간(T)을 결정할 수 있다.
복수의 전력제어기기(13)는 환경에 따라 또는 필요에 의해 n개이거나 n-m개 일 수 있으며, 일 예로 도 18에 도시한 바와 같이, 정해진 시간인 T 내에서 출력동작의 시기를 순차적으로 배열하면 n-m개일 경우 그 간격이 길어지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 전력제어기기(13)들의 인접한 출력 동작 사이의 간격(ts)를 설정하여, 전력제어기기의 개수(n)에 따라 상기 제어주기 시간(T)을 가변 설정토록 하는 것이 바람직하다. 즉, 기존 제어주기 시간 T(= ts × n)는 T´ = ts × (n - m)으로 가변될 수 있다.
한편, 상위제어기(14)로부터 복수의 전력제어기기(131~134)는 제어신호를 각각 인가받아서 제어신호에 따라 전력을 출력할 수 있다. 즉, 제어신호의 듀티비나 일정파형의 사이클 수 등에 따라 전력제어기기(131~134)의 출력 비율이 정해질 수 있다.
만약, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 전력제어기기(131~134)들에 대한 제어신호가 계속적인 출력 명령, 즉 듀티비 100%인 경우에는 모든 전력제어기기(131~134)가 100% 출력을 함으로써 전체 출력전력을 평활화할 수 없고 피크치를 낮출 수 없다. 물론, 도 12에 도시한 바와 같이, 전력제어기기(131~134)가 모두 100% 출력을 하지 않아도 절감 혹은 낮추고자 하는 피크치의 목표를 달성하지 못하는 경우도 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 전력제어기기(13)의 출력전력이 중첩되는 부분에 있어서 제어신호와 무관하게 최대출력(또는 피크치)에 대한 목표(PV)를 설정하고, 각 전력제어기기(131~134)의 최대 출력을 제한하도록 하는 것이 바람직하다(도 13 참조).
이때, 최대출력목표값(PV)을 설정하여 최대출력을 제한하면, 절감폭(PF)은 피크치 100%에서 최대출력목표값(PV)을 차감한 크기(PF = 100 - PV)만큼 절감될 수 있다. 일 예로, 최대출력목표값(PV)이 70%로 설정되면, 전력절감은 30%이루어 질 수 있다.
여기서, 절감폭(PF)은 복수 전력제어기기(13)가 균일한 전력 절감을 가정하여 단위목표값(Fk)의 배수일 수 있고, 단위목표값(Fk)는 전력제어기기의 개수(n)에 의해 결정될 수 있다(도 14 참조). 구체적으로 상기 단위목표값(Fk)는 하기 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018131197016-pat00007
일 예로, 전력제어기기의 개수(n)가 5개이면, 절감폭(PF)은 단위목표값(Fk)의 정수배인 20%, 40%, 60%, 80%일 수 있다.
이와 다르게, 최대출력목표(PV) 또는 절감폭(PF)이 단위목표값(Fk)의 정수배가 아니고 그 사잇값인 경우에는, 피크치를 낮출 수 있지만, 어느 순간에는 절감폭(PF)에 단위목표값(Fk)를 나눈 값의 몫(kd)과, 단위목표값(Fk)를 곱한 크기를 절감폭(PF)에서 뺀 크기(Ov = PF - Fk×kd)만큼 높은 현상이 발생할 수 있다.
일 예로, 전력제어기기의 개수(n)가 5개이면, 최대출력목표값(PV)을 70%(또는 PF = 30%)로 하면, 20%만큼 절감할 수 있을 뿐 기 설정한 절감폭인 30%보다 10%만큼 낮은 출력전력이 발생할 수 있다.
즉, 위와 같이 최대출력목표값(PV)을 설정하여 최대 출력을 제한할 때, 최대출력목표(PV) 값이 단위목표값(Fk)의 정수배이지 않으면, 어느 순간에는 설정한 최대출력목표(PV)보다 높은 출력전력이 발생할 수 있다.
따라서, 최대출력목표값(PV)이 단위목표값(Fk)의 D 배수 값과 D+1 배수 값 사이인 경우(Fk×D < PV < Fk×(D+1))(여기서 D는 0보다 크고 n-1보다 작은 정수임), 최대출력목표값(PV)을 단위목표값(Fk)의 정수배 중 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않는 않는 값, 즉 단위목표값(Fk)의 정수 D배로 재설정하여, 어느 순간에 최대출력이 설정 값보다 높게 나타나는 현상을 제거하는 것이 바람직하다.
일 예로, 전력제어기기의 개수(n)가 5개이면, 최대출력목표값(PV)이 70%로 설정되더라도 Fk1 = 20%, Fk2 = 40%, Fk3 = 60%, Fk4 = 80%가 되므로 최종적으로 최대출력목표값(PVT)는 그 중 60%로 재설정되는 것이 바람직하다.
다시말해, 최종 최대출력목표값(PVT)는 최초 설정되는 최대출력목표값(PV)을 단위목표값(Fk)로 나눈 값의 몫인 정수 D를 단위목표값(Fk)에 곱한 값, 즉 PVT = Fk × D가 될 수 있다.
한편, 위와 다른 실시예에 따라, 최대출력목표값(PV)을 최종 최대출력목적값(PVT)으로 재설정할 때, 상기 수학식 1을 이용할 수 있다.
즉, 최대출력목표값(PV)에서 단위목표값(Fk)를 나눈 몫인 D에 1을 더한 고유부호(ID)를 가진 전력제어기기(13)의 출력동작 시작점(Ps제한)에서의 전체전력의 크기는, 최종 최대출력목표값(PVT)과 같기 때문에, 전원부(11)의 출력단에서 출력전력의 최대 피크치는 (D+1)×M (여기서, M은 각 전력제어기기별 최대출력전력값임)일 수 있다(하기 수학식 3 참조).
[수학식 3]
Figure 112018131197016-pat00008
다시말해, 최종 최대출력목표값(PVT)은 (D+1)×M일 수 있다. 일 예로, 전력제어기기(13)의 개수(n)가 6개이고, 최대출력목표값(PV)을 ID4의 위치로하면, 최대 피크치는 4M이 될 수 있다(도 15 및 16 참조)
전력제어방법
본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어방법은, 전력제어기기(12)가, 전원부(11)로부터 발생된 전력을 부하(load)(12)에 공급시 상위제어기(14)의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 전력제어기기(13)는, 각각에 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 하기 수학식 4에 따른 시각(Ps)에 출력동작하도록 제어할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112018131197016-pat00009
여기서, Ps는 동작 시각, T는 상기 복수 전력제어기기 전부에 대한 제어주기 시간, n은 상기 복수 전력제어기기의 개수, IDx는 상기 전력제어기기별 고유부호를 가리킬 수 있다.
결국, 상위제어기(14)에 의해 제어되는 각 전력제어기기(131~134)의 출력전력은 동시에 출력되어 중첩되지 않고 분산됨으로써, 전체 출력전력이 평활화될 수 있다.
따라서, 상기 복수 전력제어기기(131~134)는, 전력출력의 동작 순서가 상기 고유부호에 따라 결정될 수 있다.
한편, 상기 고유부호(ID)가 순차적이지 않은 경우, 상기 상위제어기(14)는, 상기 고유부호(ID)를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 정렬된 순서대로 상기 고유부호들이 일정 간격을 갖도록 상기 복수 전력제어기기(131~134)의 출력동작을 제어할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따라 정렬된 순서대로 고유부호들이 일정 간격을 갖도록 고유부호를 재설정하거나, 또 다른 실시예에 따라 전력제어기기(13)들의 인접한 출력 동작 사이의 간격(ts)를 고정하여, 복수의 전력제어기기(13)들의 출력동작이 상기 오름차순 또는 내림차순에 따라 정렬되어 출력될 수 있도록 제어될 수 있다.
한편, 상기 제어주기 시간(T)는, 기 설정될 수 있으나, 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 따라 가변될 수 있다. 상기 제어주기 시간(T) 내 복수의 전력제어기기(131~134)들의 전력 출력의 동작시각이 조밀하게 배치되거나 성기게 배치되면, 부하(12)에 공급되는 에너지 변환 역시 영향을 미칠 수 있기 때문에, 복수 전력제어기기(13)들의 개수(n)가 증감함에 따라 상기 제어주기 시간(T)이 증감되도록 가변 설정되는 것이 바람직하며, 전력제어기기(13)들의 인접한 출력 동작 사이의 간격을 미리 정하여, 이와 전력제어기기들의 개수(n)를 근거로 제어주기 시간(T)을 결정할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따라, 상기 전력제어기기는, 상기 복수의 전력제어기기 전체의 출력전력의 합이 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않도록 제어되고, 상기 최대출력목표값(PV)은 단위목표값(Fk)의 정수(D)배이되, 상기 단위목표값(Fk)은 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전력제어기기는, 상기 복수의 전력제어기기 전체의 출력전력의 합이 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않도록 제어되고, 상기 최대출력목표값(PV)이 단위목표값(Fk)의 정수(D)배가 아닌 경우 상기 단위목표값(Fk)의 정수(D)배 중 상기 최대출력목표값(PV)를 초과하지 않는 값으로 재설정하여 최종 최대출력목표값(PVT)를 결정하되, 단위목표값(Fk)은 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 의해 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 최종 최대출력목표값(PVT)은, 상기 최대출력목표값(PV)에서 상기 단위목표값(Fk)을 나눈 몫인 상기 정수(D)에 1을 더한 고유부호(ID)를 가진 전력제어기기(13)의 출력동작 시작점에서의 전체전력의 크기로도 결정될 수 있다.
다만, 상기 단계보다 많은 단계들을 갖거나 그보다 적은 단계들을 갖는 전력제어방법이 구현될 수도 있으며, 상기 단계에 대한 설명은 전술한 것과 중복되므로, 이에 대한 설명은 생략하고 그에 갈음하기로 한다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 배달중개방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 전력제어시스템
11: 전원부
12, 121~124: 부하(load)
13, 131~134: 전력제어기기
135: 저장수단
14: 상위제어기

Claims (9)

  1. 전원부; 및
    상기 전원부로부터 발생된 전력을 부하에 공급시 상위제어기의 제어신호에 따라 출력전력을 제어하는 전력제어기기 - 상기 전원부에는 상기 전력제어기기 복수 개가 연결됨 -;
    를 포함하고,
    상기 복수의 전력제어기기는, 각각에 부여된 고유부호(ID)를 이용하여, 하기 수학식 가에 따른 시각(Ps)에 출력동작을 하여, 상기 복수의 전력제어기기의 출력전력이 동시에 출력되어 중첩되지 않고 분산시켜, 전체 출력 전력을 평활화하고 전력 피크 값의 발생 빈도를 낮추도록 하며,
    하기 제어주기 시간(T)는, 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 따라 가변되되, 상기 복수 전력제어기기들의 출력 동작 사이의 간격(ts)은 미리 설정되고,
    상기 전력제어기기는, 상기 복수의 전력제어기기 전체의 출력전력의 합이 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않도록 제어되되,
    단위목표값(Fk)은, 하기 수학식 나에 따라 상기 복수 전력제어기기의 개수(n)에 따르고,
    상기 최대출력목표값(PV)이 상기 단위목표값(Fk)의 정수(D)배가 아닌 경우, 상기 단위목표값(Fk)의 정수(D)배 중 상기 최대출력목표값(PV)을 초과하지 않는 최대값의 상기 최대출력목표값(PV)을 최종 최대출력목표값(PVT)으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 전력제어시스템.
    [수학식 가]
    Figure 112021054128502-pat00031
    (여기서, Ps는 동작 시각, T는 상기 복수 전력제어기기 전부에 대한 제어주기 시간, n은 상기 복수 전력제어기기의 개수, IDx는 상기 전력제어기기별 고유부호임)
    [수학식 나]
    Figure 112021054128502-pat00032
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 전력제어기기는,
    전력출력의 동작 순서가 상기 고유부호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전력제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고유부호가 순차적이지 않은 경우,
    상기 상위제어기는, 상기 고유부호를 오름차순 또는 내림차순으로 정렬하고, 정렬된 순서대로 상기 고유부호들이 일정 간격을 갖도록 상기 복수 전력제어기기의 출력동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력제어시스템.
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