KR102369890B1 - Stand-alone and grid-connected compatible inverter system for supporting the restoration of grid power and operation method thereof - Google Patents

Stand-alone and grid-connected compatible inverter system for supporting the restoration of grid power and operation method thereof Download PDF

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Abstract

복전 보호 모드를 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템이 제공된다. 상기 인버터 시스템은 교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 전류의 적어도 일부를 감지하는 제1 전류 센서, 일 단부가 제2 출력 노드로 연결되는 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류를 감지하는 제2 전류 센서, 상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압을 감지하는 전압 센서 및 상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류, 상기 인덕터 전류 및 출력 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터 시스템이 독립형 전원, 계통연계형 전원 및 UPS(uninterruptible power supply) 중 어느 하나로 동작하도록 하는 동작 모드를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.Independent and grid-compatible inverter systems supporting power failure protection mode are provided. The inverter system includes a first current sensor sensing at least a portion of a grid current flowing from an AC grid power source to a first output node, and sensing an inductor current flowing from an inductor having one end connected to a second output node to the second output node. to at least one of a second current sensor, a voltage sensor sensing an output voltage between both ends of the second output node and the third output node, and a grid sensing current sensed by the first current sensor, the inductor current, and the output voltage. Based on the inverter system may include a processor that determines an operation mode to operate as any one of a standalone power supply, a grid-connected power supply, and an uninterruptible power supply (UPS).

Figure R1020210057191
Figure R1020210057191

Description

복전 보호 모드를 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템 및 그의 운용 방법{STAND-ALONE AND GRID-CONNECTED COMPATIBLE INVERTER SYSTEM FOR SUPPORTING THE RESTORATION OF GRID POWER AND OPERATION METHOD THEREOF}STAND-ALONE AND GRID-CONNECTED COMPATIBLE INVERTER SYSTEM FOR SUPPORTING THE RESTORATION OF GRID POWER AND OPERATION METHOD THEREOF

이하의 설명은 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템 및 이의 운용 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 교류 그리드 전원으로부터 흐르는 그리드 전류의 적어도 일부인 그리드 감지 전류, 인버터 시스템 내의 인덕터 전류 및 출력 전압 등에 기초하여 인버터 시스템이 독립형 전원, 계통연계형 전원 및 UPS 중 어느 하나로 동작하도록 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템에 관한 것이다.The following description relates to an independent and grid-connected compatible inverter system and an operating method thereof. More specifically, based on the grid sense current that is at least a portion of the grid current flowing from the AC grid power source, the inductor current and output voltage within the inverter system, etc., independent and It relates to a grid-connected compatible inverter system.

독립형 인버터는 상용 AC 계통(utility grid)이 없는 지역에서, 출력으로 단상 AC 전압(220Vrms / 60Hz)을 발생시키는 전력 시스템을 나타낸다. 구체적으로, 독립형 인버터의 경우에는 휘발유 연소 에너지, 풍력 에너지, 태양광 에너지 등 다양한 형태의 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 인버터 시스템의 입력으로 사용한다. 계통연계형 인버터는 상용 AC 계통에 직접 연결하여, 발전된 전력을 계통에 주입(inject)하는 전력 시스템을 나타낸다. 계통연계형 인버터의 경우, 출력으로서 계통 전압과 동기화(synchronization)된 단상 AC 전류를 발생시킨다.A standalone inverter refers to a power system that generates a single-phase AC voltage (220Vrms / 60Hz) as an output in an area where there is no utility grid. Specifically, in the case of a stand-alone inverter, various types of energy, such as gasoline combustion energy, wind energy, and solar energy, are converted into electrical energy and used as an input of the inverter system. A grid-connected inverter refers to a power system that is directly connected to a commercial AC grid and injects generated power into the grid. In the case of a grid-connected inverter, a single-phase AC current synchronized with the grid voltage is generated as an output.

기존의 독립형 인버터의 출력에 계통 전원을 연결하면 작동이 불가능하고, 반대로 기존의 계통연계형 인버터의 출력을 계통 전원 없이 동작하려고 하는 경우에도 작동이 불가하다. 위와 같은 문제점을 해결하는 독립형 전원, 계통연계형 전원 및 UPS 중 어느 하나로 동작하도록 지원하는 인버터 시스템에 대한 연구가 필요하다.If grid power is connected to the output of the existing stand-alone inverter, operation is impossible, and on the contrary, it is not possible to operate the output of the existing grid-connected inverter without grid power. It is necessary to study an inverter system that supports operation as either a standalone power supply, a grid-connected power supply, or a UPS to solve the above problems.

대한민국 등록특허 제10-1704472호(2017. 02. 10.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1704472 (2017.02.10.)

독립형 / 계통연계 호환형 단상 인버터. 정구영, 양태철. 강경수. 노정욱(전력전자학술대회 논문집 2018. 07. 03. ~ 07. 06.) Standalone / grid compatible single-phase inverter. Goo-Young Jung, and Tae-Cheol Tae. Kyungsoo Kang. Roh Jung-wook (Proceedings of the Power Electronics Conference 2018. 07. 03. ~ 07. 06.)

일 측면에 따르면, 복전 보호 모드를 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템이 제공된다. 상기 인버터 시스템은 교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 전류의 적어도 일부를 감지하는 제1 전류 센서, 일 단부가 제2 출력 노드로 연결되는 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류를 감지하는 제2 전류 센서, 상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압을 감지하는 전압 센서 및 상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류, 상기 인덕터 전류 및 출력 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터 시스템이 독립형 전원, 계통연계형 전원 및 UPS(uninterruptible power supply) 중 어느 하나로 동작하도록 하는 동작 모드를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.According to one aspect, an independent and grid-connected inverter system supporting a power failure protection mode is provided. The inverter system includes a first current sensor sensing at least a portion of a grid current flowing from an AC grid power source to a first output node, and sensing an inductor current flowing from an inductor having one end connected to a second output node to the second output node. to at least one of a second current sensor, a voltage sensor sensing an output voltage between both ends of the second output node and the third output node, and a grid sensing current sensed by the first current sensor, the inductor current, and the output voltage. Based on the inverter system may include a processor that determines an operation mode to operate as any one of a standalone power supply, a grid-connected power supply, and an uninterruptible power supply (UPS).

일 실시 예에 따르면, 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치 이하인 경우, 상기 프로세서는 상기 인버터 시스템을 교류 전압원으로서 동작하는 독립형 전원 모드로 제어할 수 있다.According to an embodiment, when the magnitude of the grid sensing current sensed by the first current sensor is equal to or less than the first threshold, the processor may control the inverter system in an independent power mode operating as an AC voltage source.

다른 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 프로세서는 상기 인버터 시스템을 교류 전류원으로서 동작하는 계통연계형 전원 모드로 제어할 수 있다.According to another embodiment, when the magnitude of the grid sensing current sensed by the first current sensor exceeds a first threshold, the processor controls the inverter system in a grid-connected power mode operating as an AC current source. can

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템은 그리드 전원에 연결되는 전류 트랜스포머로부터 부하에서 소모되는 소모 전력이 미리 설정된 기준치를 초과하는지 여부를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the inverter system may further include a communication unit configured to receive whether power consumption from a load exceeds a preset reference value from a current transformer connected to the grid power source.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 경우, 상기 통신부가 상기 전류 트랜스포머로부터 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치를 초과하는 상태를 나타내는 제1 제어 신호를 수신하면, 상기 프로세서는 상기 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류를 발생시킬 수 있다.According to another embodiment, when the inverter system operates in the grid-connected power mode, the communication unit receives a first control signal indicating a state in which the power consumption in the load exceeds a preset reference value from the current transformer Then, the processor may generate an inductor current flowing from the inductor to the second output node.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 경우, 상기 통신부가 상기 전류 트랜스포머로부터 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치 이하인 상태를 나타내는 제2 제어 신호를 수신하면, 상기 프로세서는 상기 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류의 크기를 유지시킬 수 있다.According to another embodiment, when the inverter system operates in the grid-connected power mode, when the communication unit receives a second control signal indicating a state in which power consumption in a load is less than or equal to a preset reference value from the current transformer, The processor may maintain the magnitude of an inductor current flowing from the inductor to the second output node.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 도중에, 상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치 이하가 되면 상기 프로세서는 계통탈락을 판단하고, 상기 인버터 시스템이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드로 상기 인버터 시스템을 제어할 수 있다.According to another embodiment, while the inverter system is operating in the grid-connected power mode, when the magnitude of the grid detection current sensed by the first current sensor is less than or equal to a first threshold, the processor determines that the grid is out and control the inverter system in a UPS mode in which the inverter system operates as an AC voltage source.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 복전 보호 모드로 동작하며 상기 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 상기 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 교류 그리드 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시킬 수 있다.According to another embodiment, when the inverter system operates in the UPS mode, the processor operates in a power failure protection mode and the magnitude of the inductor current flowing from the inductor to the second output node exceeds a second threshold. Alternatively, the relay switch included in the inverter system may be opened by detecting a power failure when the slope of the AC grid voltage exceeds the third threshold.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 릴레이 스위치는 상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET의 소스 노드와 제2 MOSFET의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 상기 제3 출력 노드 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another embodiment, the relay switch is disposed between the first node and the third output node connecting the source node of the first MOSFET and the drain node of the second MOSFET of the full-bridge circuit included in the inverter system It can be characterized as being.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 릴레이 스위치가 개방된 경우에, 상기 프로세서는 스탠바이 모드로 동작하며 상기 제1 전류 센서로부터 감지된 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 상기 독립형 전원 모드 또는 상기 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 수 있다.According to another embodiment, when the relay switch is opened, the processor operates in a standby mode and sets the inverter system to the independent power mode or It can be controlled in one of the grid-connected power modes.

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 인버터 시스템의 전원이 턴 온 되거나 상기 릴레이 스위치가 개방되면, 상기 프로세서는 상기 스탠바이 모드로 되돌아감으로써 상기 제1 전류 센서로부터 감지된 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 상기 독립형 전원 모드 또는 상기 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 다시 판단할 수 있다.According to another embodiment, when the power of the inverter system is turned on or the relay switch is opened, the processor returns to the standby mode according to the magnitude of the grid sensing current sensed by the first current sensor Whether to control the inverter system in one of the independent power mode or the grid-connected power mode may be determined again.

다른 일 측면에 따르면, 복전 보호 모드를 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법이 제공된다. 상기 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 상기 인버터 시스템이 턴 온 되면, 프로세서가 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 스탠바이 모드로 설정하는 단계, 교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 독립형 전원 모드 또는 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 판단하는 단계, 상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 도중에, 상기 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치 이하가 되면, 상기 프로세서가 계통탈락을 판단하는 단계 및 상기 계통탈락이 발생한 경우, 상기 프로세서가 상기 인버터 시스템이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드로 상기 인버터 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, there is provided a method of operating an independent and grid-connected compatible inverter system supporting a power failure protection mode. The method of operating the independent and grid-connected compatible inverter system includes: when the inverter system is turned on, a processor setting an operation mode of the inverter system to a standby mode; grid sensing current flowing from an AC grid power source to a first output node determining whether to control the inverter system in one of a standalone power mode or a grid-connected power mode according to the size of When the first threshold or less, the step of determining, by the processor, the grid failure, and when the grid failure occurs, the processor controlling the inverter system in a UPS mode in which the inverter system operates as an AC voltage source. there is.

일 실시 예에 따르면, 상기 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 상기 인덕터 시스템에 포함되는 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시키는 복전 보호 모드로 동작하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in the method of operating the independent and grid-connected inverter system, when the inverter system operates in the UPS mode, the processor includes an inductor flowing from an inductor included in the inductor system to the second output node. A relay switch included in the inverter system by detecting a power failure when the magnitude of the current exceeds the second threshold or the slope of the output voltage at both ends of the second output node and the third output node exceeds the third threshold It may include operating in a power recovery protection mode to open.

다른 일 실시 예에 따르면, 상기 릴레이 스위치는 상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET의 소스 노드와 제2 MOSFET의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 상기 제3 출력 노드 사이에 배치될 수 있다.According to another embodiment, the relay switch is to be disposed between the first node and the third output node connecting the source node of the first MOSFET and the drain node of the second MOSFET of the full-bridge circuit included in the inverter system. can

또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 상기 인버터 시스템의 전원이 턴 온 되거나 상기 릴레이 스위치가 개방되면, 상기 프로세서가 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 상기 독립형 전원 모드 또는 상기 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 다시 판단하는 상기 스탠바이 모드로 되돌아가는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, in the method of operating the independent and grid-connected compatible inverter system, when the power of the inverter system is turned on or the relay switch is opened, the processor controls the inverter according to the magnitude of the grid sensing current. and returning to the standby mode of re-judging whether to control the system in one of the independent power mode or the grid-connected power mode.

본 발명의 실시 예의 설명에 이용되기 위하여 첨부된 아래 도면들은 본 발명의 실시 예들 중 단지 일부일 뿐이며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 "통상의 기술자"라 함)에게 있어서는 발명에 이르는 추가 노력 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있다.
도 1은 종래의 오프라인 방식의 UPS 기능을 지원하는 인버터 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 회로도이다.
도 4는 도 3의 인버터 시스템의 동작 모드를 나타내는 상태 다이어그램이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 복전 보호 모드를 설명하는 회로도이다.
도 6은 도 5c의 인버터 시스템에 기반하여 복전 보호를 수행한 경우의 인덕터 전류 IL의 시뮬레이션 그래프를 나타낸다.
도 7a는 도 5c의 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템에서 출력 전압 V0의 기울기 변화에 따라 복전 보호 모드를 수행하는 인버터 시스템의 회로도이다.
도 7b는 도 7a의 인버터 시스템에 기반하여 복전 보호를 수행한 경우의 출력 전압 V0의 시뮬레이션 그래프를 나타낸다.
The accompanying drawings for use in the description of the embodiments of the present invention are only part of the embodiments of the present invention, and for those of ordinary skill in the art (hereinafter referred to as "those skilled in the art"), the invention Other drawings may be obtained based on these drawings without additional effort to
1 is a block diagram of an inverter system supporting a conventional off-line UPS function.
2 is a block diagram of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment.
3 is a circuit diagram of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment.
4 is a state diagram illustrating an operation mode of the inverter system of FIG. 3 .
5A, 5B and 5C are circuit diagrams illustrating a power recovery protection mode of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment.
FIG. 6 shows a simulation graph of the inductor current I L when power recovery protection is performed based on the inverter system of FIG. 5C .
7A is a circuit diagram of an inverter system that performs a power recovery protection mode according to a change in slope of the output voltage V 0 in the independent and grid-connected compatible inverter system of FIG. 5C .
FIG. 7B shows a simulation graph of the output voltage V 0 when power recovery protection is performed based on the inverter system of FIG. 7A .

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 상세히 설명된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description of the present invention refers to the accompanying drawings, which show by way of illustration a specific embodiment in which the present invention may be practiced, in order to clarify the objects, technical solutions and advantages of the present invention. These embodiments are described in detail to enable those skilled in the art to practice the present invention.

본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 또한, '하나' 또는 '한'은 하나 이상의 의미로 쓰인 것이며, '또 다른'은 적어도 두 번째 이상으로 한정된다.Throughout this description and claims, the word 'comprise' and variations thereof are not intended to exclude other technical features, additions, components or steps. In addition, 'one' or 'an' is used to mean more than one, and 'another' is limited to at least a second or more.

또한, 본 발명의 '제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로서, 순서를 나타내는 것으로 이해되지 않는 한 이들 용어들에 의하여 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 이와 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms such as 'first' and 'second' of the present invention are for distinguishing one component from other components, and unless it is understood to indicate an order, the scope of rights is limited by these terms. is not For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접 연결될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 개재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉, "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that another component may intervene. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, “between” and “immediately between” or “neighboring to” and “directly adjacent to”, etc., should be interpreted similarly.

각 단계들에 있어서 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용된 것으로 식별부호는 논리상 필연적으로 귀결되지 않는 한 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며, 반대의 순서로 수행될 수도 있다.In each step, identification symbols (eg, a, b, c, etc.) are used for convenience of explanation, and identification codes do not describe the order of each step unless it necessarily results in logic, and each The steps may occur out of the order specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 따라서, 특정 구조나 기능에 관하여 본 명세서에 개시된 상세 사항들은 한정하는 의미로 해석되어서는 아니되고, 단지 통상의 기술자가 실질적으로 적합한 임의의 상세 구조들로써 본 발명을 다양하게 실시하도록 지침을 제공하는 대표적인 기초 자료로 해석되어야 할 것이다.Other objects, advantages and characteristics of the present invention will become apparent to a person skilled in the art, in part from this description, and in part from practice of the present invention. The following illustrations and drawings are provided by way of illustration and are not intended to limit the invention. Accordingly, the details disclosed herein with respect to a specific structure or function should not be construed in a limiting sense, but merely provide a representative guideline for those skilled in the art to variously practice the present invention with substantially any suitable detailed structures. It should be interpreted as basic data.

더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시 예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. Moreover, the invention encompasses all possible combinations of the embodiments indicated herein. It should be understood that various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the position or arrangement of individual components in each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In this specification, unless indicated otherwise or clearly contradicted by context, items referred to in the singular encompass the plural unless the context requires otherwise. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 오프라인 방식의 UPS 기능을 지원하는 인버터 시스템의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 배터리(110), AC/DC 컨버터(120), DC/AC 컨버터(130) 및 릴레이 스위치(140)를 포함하는 인버터 시스템(100)이 도시된다. 종래의 인버터 시스템(100)은 교류 그리드 전원(150)과 부하(160)에 연결되는 과정에서 교류 그리드 차단기(170), 절체 스위치(180) 및 릴레이 스위치(140)의 동작을 필요로 한다. 구체적으로, 교류 그리드 전원(150)이 연결된 상태에서 정전이 발생한다면, 릴레이 스위치(140)가 턴 온 상태로 변경되고, 절체 스위치(180)가 인버터 시스템(100)으로 새롭게 연결됨으로써 인버터 시스템(100)은 무정전 전원 장치로서 동작할 수 있다.1 is a circuit diagram of an inverter system supporting a conventional off-line UPS function. Referring to FIG. 1 , an inverter system 100 including a battery 110 , an AC/DC converter 120 , a DC/AC converter 130 , and a relay switch 140 is shown. The conventional inverter system 100 requires the operation of the AC grid breaker 170 , the transfer switch 180 , and the relay switch 140 in the process of being connected to the AC grid power source 150 and the load 160 . Specifically, if a power outage occurs while the AC grid power source 150 is connected, the relay switch 140 is changed to a turned-on state, and the transfer switch 180 is newly connected to the inverter system 100 so that the inverter system 100 ) can operate as an uninterruptible power supply.

그러나, 종래의 인버터 시스템(100)은 복수의 스위치(140, 170, 180)가 동작하면서 발생하는 딜레이로 인해 반응 속도가 느리다는 문제점이 존재한다. 일반적으로 동작 전환에 500ms 에서 1 초 정도의 시간이 소요되는데, 대부분의 부하들은 50ms 이하의 순시 정전에만 대응하도록 설계되어 있다는 한계가 존재한다. 따라서, 종래의 하이브리드 인버터 시스템(100)은 실질적으로 무정전 전원 장치로서의 기능을 수행하기 어렵다는 단점이 존재한다. 또한, 스위칭 동작의 오류로 인해 전술한 3 가지 스위치(140, 170, 180)가 모두 온 상태인 경우, 계통전압의 유무를 판단할 수 없는 문제점이 존재한다. 또한, 종래의 인버터 시스템(100)의 교류 모드 체결은 복잡하며 별도의 전기공사를 요구한다는 한계가 존재한다.However, the conventional inverter system 100 has a problem in that a reaction speed is slow due to a delay generated while the plurality of switches 140 , 170 , and 180 operate. In general, it takes about 500ms to 1 second to change the operation, but there is a limit that most loads are designed to respond only to an instantaneous power failure of 50ms or less. Therefore, the conventional hybrid inverter system 100 has a disadvantage in that it is difficult to substantially perform a function as an uninterruptible power supply device. In addition, when all three switches 140 , 170 , and 180 are in an on state due to an error in the switching operation, there is a problem in that it is impossible to determine the presence or absence of a grid voltage. In addition, the conventional AC mode fastening of the inverter system 100 is complicated and there is a limitation in that a separate electrical work is required.

도 2는 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(200)은 배터리(210), DC/DC 컨버터(220), DC/AC 컨버터(230) 및 릴레이 스위치(240)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(200)은 부하(260)의 일 단에 릴레이 스위치(240)와 교류 그리드 차단기(270)가 연결된다. 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(200)은 교류 그리드 전원(250)과의 연결 여부에 기초하여 독립형 전원 모드 또는 계통연계형 전원 모드의 동작이 결정될 수 있다. 또한, 계통연계형 전원 모드에서 교류 그리드 전원(250)이 탈락되고 그리드 차단기(270)가 개방되지 못한 상황에서는, 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(200)은 UPS 모드로의 동작이 결정될 수 있다. 본 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(200)은 기존의 인버터 시스템과 대비하여 절체 스위치를 사용하지 않고 교류 그리드 전원(250)과의 간단한 연결만으로 독립형 전원 모드, 계통연계형 전원 모드 및 UPS모드로 동작하는 호환형 인버터 시스템을 구현할 수 있다.2 is a circuit diagram of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment. Referring to FIG. 2 , an independent and grid-connected compatible inverter system 200 according to an embodiment includes a battery 210 , a DC/DC converter 220 , a DC/AC converter 230 and a relay switch 240 . may include In the independent and grid-connected compatible inverter system 200 according to this embodiment, the relay switch 240 and the AC grid breaker 270 are connected to one end of the load 260 . In the independent and grid-connected compatible inverter system 200 , the operation of the independent power mode or the grid-connected power mode may be determined based on whether the inverter system 200 is connected to the AC grid power source 250 . In addition, in a situation in which the AC grid power source 250 is dropped and the grid breaker 270 is not opened in the grid-connected power mode, the independent and grid-connected inverter system 200 can be determined to operate in the UPS mode. . Independent and grid-connected compatible inverter system 200 according to this embodiment does not use a transfer switch compared to the existing inverter system, and only a simple connection with the AC grid power source 250 provides an independent power mode, grid-connected power mode And it is possible to implement a compatible inverter system operating in the UPS mode.

도 3은 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(300)은 제1 전류 센서(310), 제2 전류 센서(320), 전압 센서(330), 프로세서(340), 릴레이 스위치(350) 및 통신부(370)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서(310)는 교류 그리드 전원 VGRID에 의해 제1 출력 노드(361)로 흐르게 되는 그리드 전류 IGRID의 적어도 일부를 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED로서 감지할 수 있다. 예시적으로, 제1 출력 노드(361)와 제2 출력 노드(362) 사이에는 제1 전류 센서(310)가 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED를 감지하도록 하는 전류 트랜스포머 CT1(CT: Current Transformer)이 배치된다.3 is a circuit diagram of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment. Referring to FIG. 3 , the independent and grid-connected compatible inverter system 300 includes a first current sensor 310 , a second current sensor 320 , a voltage sensor 330 , a processor 340 , and a relay switch 350 . and a communication unit 370 . The first current sensor 310 may detect at least a portion of the grid current I GRID flowing to the first output node 361 by the AC grid power V GRID as the grid sensing current I GRID_DETECTED . Exemplarily, between the first output node 361 and the second output node 362 , a current transformer CT 1 (CT: Current Transformer) is disposed so that the first current sensor 310 detects the grid sensing current I GRID_DETECTED . do.

제2 전류 센서(320)는 인덕터로부터 제2 출력 노드(362)로 유입되는 인덕터 전류 IL을 감지할 수 있다. 구체적으로, 인덕터는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템(300)에 포함되는 풀 브릿지 회로 내의 제3 MOSFET M3의 소스 단자와 제2 출력 노드(362) 사이에 배치될 수 있다.The second current sensor 320 may sense the inductor current I L flowing from the inductor to the second output node 362 . Specifically, the inductor may be disposed between the source terminal and the second output node 362 of the third MOSFET M 3 in the full-bridge circuit included in the independent and grid-connected inverter system 300 .

전압 센서(330)는 제2 출력 노드(362)와 제3 출력 노드(363)의 양 단의 출력 전압 VO를 감지할 수 있다. 프로세서(340)는 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED, 인덕터 전류 IL 및 출력 전압 VO 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터 시스템(300)이 독립형 전원, 계통연계형 전원 및 UPS(uninterruptible power supply) 중 어느 하나로 동작하도록 하는 동작 모드를 결정할 수 있다.The voltage sensor 330 may sense the output voltage V O of both ends of the second output node 362 and the third output node 363 . The processor 340 determines that the inverter system 300 is configured as one of a standalone power source, a grid-connected power supply and an uninterruptible power supply (UPS) based on at least one of the grid sensing current I GRID_DETECTED , the inductor current I L and the output voltage V O . It is possible to determine an operation mode to operate.

추가적으로, 교류 그리드 전원 VGRID에는 부하에서 소모되는 소모 전력을 측정하기 위한 제2 전류 트랜스포머 CT2가 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 전류 트랜스포머 CT2는 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제2 전류 트랜스포머 CT2는 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치(예. 1.5kW)를 초과하는 상태를 나타내는 제1 제어 신호 또는 소모 전력이 미리 설정된 기준치 이하인 상태를 나타내는 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호 중 하나를 프로세서(340)에 연결된 통신부(370)로 전송할 수 있다.Additionally, a second current transformer CT 2 for measuring power consumption consumed by the load may be connected to the AC grid power source V GRID . Specifically, the second current transformer CT 2 may determine whether power consumption in the load exceeds a preset reference value. Specifically, the second current transformer CT 2 is a first control signal indicating a state in which power consumption in the load exceeds a preset reference value (eg, 1.5 kW) or a second control signal indicating a state in which power consumption is less than or equal to a preset reference value may be generated, and one of the generated control signals may be transmitted to the communication unit 370 connected to the processor 340 .

통신부(370)는 인버터 시스템(300)을 계통연계형 전원 모드 내에서 ESS 모드 또는 그리드 대기 모드 중 하나로 제어하기 위한 신호를 제2 전류 트랜스포머 CT2로부터 수신한다. 통신부(370)는 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호에 따라 제1 전압 신호(예. High voltage) 또는 제2 전압 신호(예. Low voltage)를 생성하여 프로세서(340)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 통신부(370)는 블루투스와 같은 근거리 무선 통신방식 또는 Wi-Fi와 같은 WLAN(Wireless Lan) 통신방식 등에 기반하여 제2 전류 트랜스포머 CT2와 통신 연결될 수 있다.The communication unit 370 receives a signal for controlling the inverter system 300 in one of the ESS mode or the grid standby mode in the grid-connected power mode from the second current transformer CT 2 . The communication unit 370 may generate a first voltage signal (eg, high voltage) or a second voltage signal (eg, low voltage) according to the first control signal or the second control signal and transmit it to the processor 340 . Specifically, the communication unit 370 may be communicatively connected to the second current transformer CT 2 based on a short-range wireless communication method such as Bluetooth or a wireless LAN (WLAN) communication method such as Wi-Fi.

릴레이 스위치(350)는 인버터 시스템(300)에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET M1의 소스 노드와 제2 MOSFET M2의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 제3 출력 노드(363) 사이에 배치될 수 있다. 릴레이 스위치(350)는 인버터 시스템(300)이 UPS 모드로 동작하는 도중에 교류 그리드 전원 VGRID 이 복원되는 복전 상황에서 부하를 보호하기 위해 개방될 수 있다. 릴레이 스위치(350)의 구체적인 동작에 대해서는 이하에서 추가될 도 4와 함께 자세히 설명될 것이다.The relay switch 350 is between the first node and the third output node 363 connecting the source node of the first MOSFET M 1 and the drain node of the second MOSFET M 2 of the full bridge circuit included in the inverter system 300 . can be placed in The relay switch 350 may be opened to protect the load in a power recovery situation in which the AC grid power V GRID is restored while the inverter system 300 operates in the UPS mode. A detailed operation of the relay switch 350 will be described in detail with FIG. 4 to be added below.

도 4는 도 3의 인버터 시스템의 동작 모드를 나타내는 상태 다이어그램이다. 인버터 시스템(300)은 턴 오프된 경우, 오프 모드(410)를 유지한다. 이 경우에, 인버터 시스템(300)이 새롭게 턴 온 되면, 인버터 시스템(300)은 스탠바이 모드(420)에 진입한다. 스탠바이 모드(420)에서 프로세서(340)는 제1 전류 센서(310)에서 감지된 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED 의 크기가 제1 임계치 이하인 경우, 인버터 시스템(300)을 교류 전압원으로서 동작하는 독립형 전원 모드(430)로 제어할 수 있다. 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED는 교류 그리드 전원 VGRID으로부터 제1 전류 센서(310) 쪽으로 유입되는 그리드 전류 IGRID의 적어도 일부를 나타낼 수 있다. 도 4의 실시예에서는, 제1 임계치가 "0 A"로 설정되나 이는 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 권리범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 이를테면, 인버터 시스템(300)이 연결된 회로도에 따라 제1 임계치가 10 mA 등과 같이 다양한 값으로 설정되는 것 또한 본 실시 예의 범위에 포함될 것이다.4 is a state diagram illustrating an operation mode of the inverter system of FIG. 3 . When the inverter system 300 is turned off, it maintains the off mode 410 . In this case, when the inverter system 300 is newly turned on, the inverter system 300 enters the standby mode 420 . In the standby mode 420, the processor 340 operates the inverter system 300 as an AC voltage source when the magnitude of the grid sensing current I GRID_DETECTED detected by the first current sensor 310 is less than or equal to the first threshold. 430) can be controlled. The grid sensing current I GRID_DETECTED may represent at least a portion of the grid current I GRID flowing from the AC grid power V GRID toward the first current sensor 310 . In the embodiment of FIG. 4 , the first threshold is set to “0 A”, but this is only an exemplary description for helping understanding, and should not be construed as limiting or limiting the scope of rights. For example, setting the first threshold to various values such as 10 mA according to a circuit diagram to which the inverter system 300 is connected will also be included in the scope of the present embodiment.

다른 일 실시 예로서, 제1 전류 센서(310)에 의해 감지된 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기가 제1 임계치를 초과하는 경우, 프로세서(340)는 인버터 시스템(300)을 교류 전류원으로서 동작하는 제1 계통연계형 전원 모드(441)로 제어할 수 있다. 구체적으로, 계통연계형 전원 모드 내에는 그리드 대기 상태를 나타내는 제1 계통연계형 전원 모드(441)와 ESS(energy storage system) 모드로 인버터 시스템(300)이 동작하는 제2 계통연계형 전원 모드(442)가 존재할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제1 계통연계형 전원 모드(441)에서는 인버터 시스템(300)이 생성하는 인덕터 전류 IL은 0 A일 수 있다. 즉, 해당 모드에서 인버터 시스템(300)은 교류 전류원으로서 동작하지만 전류를 내보내지 않을 수 있다.As another embodiment, when the magnitude of the grid detection current I GRID_DETECTED sensed by the first current sensor 310 exceeds the first threshold, the processor 340 operates the inverter system 300 as an AC current source. One can control the grid-connected power mode 441. Specifically, in the grid-connected power mode, the first grid-connected power mode 441 indicating the grid standby state and the second grid-connected power mode in which the inverter system 300 operates in the ESS (energy storage system) mode ( 442) may exist. Illustratively, but not limitedly, in the first grid-connected power mode 441 , the inductor current I L generated by the inverter system 300 may be 0 A. That is, in the corresponding mode, the inverter system 300 operates as an AC current source, but may not emit current.

교류 그리드 전원 VGRID에는 부하에서 소모되는 소모 전력을 측정하기 위한 제2 전류 트랜스포머 CT2가 연결될 수 있다. 또한, 프로세서(340)는 제2 전류 트랜스포머 CT2로부터 측정 전력을 수신하는 통신부(370)와 연결될 수 있다. 통신부(370)는 계통연계형 전원 모드들(441, 442) 중 하나로 인버터 시스템(300)을 제어하도록 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호 중 하나를 제2 전류 트랜스포머 CT2로부터 수신할 수 있다., 인버터 시스템(300)이 제1 계통연계형 전원 모드(441)로 동작하는 경우에, 통신부(370)가 제2 전류 트랜스포머 CT2로부터 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치를 초과하는 상태를 나타내는 제1 제어 신호를 수신할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(340)는 인덕터로부터 제2 출력 노드(362)로 흐르는 인덕터 전류 IL을 증가시켜 인버터 시스템(300)이 ESS(energy storage system)로 동작하는 제2 계통연계형 전원 모드(442)로서 인버터 시스템(300)을 제어할 수 있다.A second current transformer CT 2 for measuring power consumption consumed by the load may be connected to the AC grid power source V GRID . In addition, the processor 340 may be connected to the communication unit 370 that receives the measured power from the second current transformer CT 2 . The communication unit 370 may receive one of the first control signal or the second control signal from the second current transformer CT 2 to control the inverter system 300 in one of the grid-connected power modes 441 and 442 . , when the inverter system 300 operates in the first grid-connected power mode 441, the communication unit 370 indicates a state in which power consumption in the load from the second current transformer CT 2 exceeds a preset reference value A first control signal may be received. In this case, the processor 340 increases the inductor current I L flowing from the inductor to the second output node 362 so that the inverter system 300 operates as an ESS (energy storage system) in a second grid-connected power mode ( 442 , the inverter system 300 may be controlled.

그러나, 통신부(370)가 제2 전류 트랜스포머 CT2로부터 부하에서의 소모 전력이 미리 설정된 기준치 이하인 상태를 나타내는 제2 제어 신호를 수신하면, 프로세서(340)는 인덕터 전류 IL의 크기를 유지시키는 그리드 대기 상태를 나타내는 제1 계통연계형 전원 모드(442)를 유지할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 해당 모드에서 프로세서(340)는 인덕터 전류 IL를 0 A로서 유지시킬 수 있다.However, when the communication unit 370 receives the second control signal from the second current transformer CT 2 indicating a state in which power consumption in the load is less than or equal to a preset reference value, the processor 340 controls the grid for maintaining the size of the inductor current IL . It is possible to maintain the first grid-connected power supply mode 442 indicating the standby state. Illustratively, but not limitedly, in this mode, the processor 340 may maintain the inductor current I L as 0 A.

또한, 인버터 시스템(300)이 두 가지 계통연계형 전원 모드(441, 442) 중 하나로 동작하는 도중에, 제1 전류 센서(310)에 의해 감지된 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기가 제1 임계치 이하가 되면, 프로세서(340)는 교류 그리드 전원의 계통탈락을 판단할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(340)는 인버터 시스템(300)이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드(450)로 인버터 시스템(300)을 제어할 수 있다.In addition, while the inverter system 300 is operating in one of the two grid-connected power modes 441 and 442 , the magnitude of the grid detection current I GRID_DETECTED sensed by the first current sensor 310 is less than or equal to the first threshold. If so, the processor 340 may determine the grid failure of the AC grid power source. In this case, the processor 340 may control the inverter system 300 in the UPS mode 450 in which the inverter system 300 operates as an AC voltage source.

또 다른 일 실시 예로서, 인버터 시스템(300)이 UPS 모드(450)로 동작하는 경우에, 프로세서(340)는 복전 보호 모드로서 동작할 수 있다. 프로세서(340)는 제2 전류 센서(320)로부터 감지되는 인덕터 전류 IL의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(340)는 인버터 시스템(300)에 포함되는 릴레이 스위치(350)를 개방시킴으로써 복전 상황에서 부하를 보호할 수 있다.As another embodiment, when the inverter system 300 operates in the UPS mode 450 , the processor 340 may operate in the power recovery protection mode. The processor 340 may detect a power failure when the magnitude of the inductor current I L sensed by the second current sensor 320 exceeds the second threshold or the slope of the AC grid voltage V GRID exceeds the third threshold. . In this case, the processor 340 may protect the load in a power failure situation by opening the relay switch 350 included in the inverter system 300 .

위와 같이 릴레이 스위치(350)가 개방된 경우, 프로세서(340)는 스탠바이 모드(420)로 동작하며, 제1 전류 센서(310)로부터 감지된 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기에 따라 인버터 시스템(300)을 독립형 전원 모드(430) 또는 계통연계형 전원 모드(441, 442) 중 하나로 제어할 수 있다. 스탠바이 모드(420)는 인버터 시스템(300)이 새롭게 턴 온 되거나 릴레이 스위치(350)의 개방과 같이 강제종료 신호가 인버터 시스템(300)으로 전달되면 인버터 시스템(300)이 진입하게 되는 모드를 나타낸다. 스탠바이 모드(420)에서, 프로세서(340)는 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기에 기반하여 인버터 시스템(300)을 독립형 전원 모드(430) 또는 계통연계형 전원 모드(441) 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 다시 판단할 수 있다.When the relay switch 350 is opened as described above, the processor 340 operates in the standby mode 420 , and the inverter system 300 according to the magnitude of the grid detection current I GRID_DETECTED detected from the first current sensor 310 . can be controlled in one of the independent power mode 430 or the grid-connected power mode 441 and 442 . The standby mode 420 represents a mode in which the inverter system 300 enters when the inverter system 300 is newly turned on or a forced end signal is transmitted to the inverter system 300 such as opening of the relay switch 350 . In the standby mode 420, the processor 340 determines whether to control the inverter system 300 in either the stand-alone power mode 430 or the grid-tied power mode 441 based on the magnitude of the grid sensing current I GRID_DETECTED . can be re-evaluated.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 일 실시 예에 따른 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 복전 보호 모드를 설명하는 회로도이다. 도 5a를 참조하면, UPS 모드로 동작하는 인버터 시스템의 회로도가 도시된다. 도 5a의 회로도에서는 설명의 편의를 위해 도 3의 회로도의 CDC_LINK 이전의 스테이지를 DC LINK 배터리로서 나타낸다. 또한, 도 5a 내에서 도 3의 풀 브릿지 회로는 D(t) 블록으로 표시된다. 또한, 도 3 내에 포함되는 전류 센서(310, 320), 전압 센서(330) 및 프로세서(340)와 같이 복전 보호 모드를 지원하는 블록들은 도 5a에서 생략되었으나 기능은 정상적으로 동작하는 것으로 가정한다.5A, 5B and 5C are circuit diagrams illustrating a power recovery protection mode of an independent and grid-connected compatible inverter system according to an embodiment. Referring to FIG. 5A, a circuit diagram of an inverter system operating in a UPS mode is shown. In the circuit diagram of FIG. 5A , the stage before C DC_LINK in the circuit diagram of FIG. 3 is shown as a DC LINK battery for convenience of explanation. In addition, in FIG. 5A, the full bridge circuit of FIG. 3 is represented by a block D(t). Also, blocks supporting the power recovery protection mode, such as the current sensors 310 and 320 , the voltage sensor 330 , and the processor 340 included in FIG. 3 , are omitted from FIG. 5A , but functions are assumed to operate normally.

도 5a를 참조하면, 교류 그리드 전원 VGRID가 계통탈락되어 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 회로도가 도시된다. 인버터 시스템은 릴레이 스위치(510)에 의해 부하 Rload에 연결되며, 교류 전압원으로서 부하 Rload에 전력을 제공한다. 가정용 차단기(520)는 과전류 또는 누전 상황 시에 개방(open)되기 때문에 정전 상황내서는 차단되지 않는다. 따라서, 인버터 시스템 내의 프로세서는 부하를 보호하기 위해 복전 보호 모드로 동작할 필요가 존재한다.Referring to FIG. 5A , a circuit diagram in which the AC grid power V GRID is off-grid and the inverter system operates in the UPS mode is shown. The inverter system is connected to the load R load by the relay switch 510 and provides power to the load R load as an AC voltage source. Since the home circuit breaker 520 is opened in an overcurrent or short circuit situation, it is not blocked in a power outage situation. Accordingly, there is a need for the processor in the inverter system to operate in a power failure protection mode to protect the load.

도 5b는 복전 보호 모드가 동작하지 않은 상황에서 인버터 시스템의 회로도를 나타낸다. 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 도중에 교류 그리드 전원 VGRID이 복전되면 인버터 시스템이 발생시키던 교류 전압과 교류 그리드 전원에서 전달되는 전압이 부하 Rload의 출력 전압 VO으로서 전달되며, 이에 따라 두 전압원 간의 충돌이 발생하게 된다. 따라서, 인버터 시스템 내에서 위와 같은 문제를 빠르게 처리하지 못하면, 인버터 시스템의 고장, 부하 고장 뿐만 아니고 화재와 같은 사고가 발생될 가능성이 있다. 따라서, 본 실시 예에 따른 인버터 시스템은 새롭게 복전 보호 모드를 제공한다.5B is a circuit diagram of the inverter system in a situation in which the power recovery protection mode is not operated. If the AC grid power V GRID is restored while the inverter system is operating in UPS mode, the AC voltage generated by the inverter system and the voltage transmitted from the AC grid power are transmitted as the output voltage V O of the load R load . collision will occur. Therefore, if the above problems are not quickly dealt with in the inverter system, there is a possibility that an inverter system failure, load failure, as well as an accident such as a fire may occur. Accordingly, the inverter system according to the present embodiment provides a new power recovery protection mode.

도 5c는 복전 상황에서 릴레이 스위치(510)가 개방됨으로써 D(t) 블록에서 전달되는 전압이 0 V가 되는 회로도를 나타낸다. 본 실시 예의 인버터 시스템의 프로세서는 인덕터 전류 IL의 크기 또는 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기에 기반하여 복전 보호 모드를 수행할 수 있다. 예시적으로, 시간에 따른 교류 그리드 전압은 아래의 수학식 1과 같이 표시될 수 있다.FIG. 5C is a circuit diagram in which the voltage transmitted from the D(t) block becomes 0 V as the relay switch 510 is opened in a power recovery situation. The processor of the inverter system of the present embodiment may perform the power recovery protection mode based on the magnitude of the inductor current I L or the slope of the AC grid voltage V GRID . Exemplarily, the AC grid voltage according to time may be expressed as in Equation 1 below.

Figure 112021051351316-pat00001
Figure 112021051351316-pat00001

예시적으로, 대한민국 내에서 교류 그리드 전압 VGRID의 진폭 A는 220 V를 나타낼 수 있다. 또한, 풀 브릿지 회로의 출력값 D(t)는 아래의 수학식 2와 같이 표시될 수 있다.For example, the amplitude A of the AC grid voltage V GRID in Korea may represent 220 V. In addition, the output value D(t) of the full bridge circuit may be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112021051351316-pat00002
Figure 112021051351316-pat00002

예시적으로, 인버터 시스템 내에서 듀티를 만들기 위해서 k는 0.8로 설정될 수 있다. 교류 그리드 전압 VGRID가 복구된 복전이 발생된 시간을 t0라고 하고, 복전 보호 모드가 실행된 시간이 Δt라고 가정하자. 이 경우에, 복전이 발생된 경우에 복전 보호 모드로서 릴레이 스위치가 개방되는 시간 동안의 부하로의 입력 평균 전압은 아래의 수학식 3과 같이 표시될 수 있다.Illustratively, k may be set to 0.8 to create a duty within the inverter system. It is assumed that the time at which the power recovery occurs when the AC grid voltage V GRID is restored is t 0 , and the time at which the power recovery protection mode is executed is Δt. In this case, the average voltage input to the load during the time the relay switch is opened as the power recovery protection mode when power recovery occurs may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112021051351316-pat00003
Figure 112021051351316-pat00003

이 경우에, 인덕터를 따라 흐르는 전류 IL은 인덕터의 전압, 전류 관계식에 기반하여 아래의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.In this case, the current I L flowing along the inductor may be calculated as in Equation 4 below based on the relationship between voltage and current of the inductor.

Figure 112021051351316-pat00004
Figure 112021051351316-pat00004

위와 같은 경우에, IL(t0)는 아래의 수학식 5와 같이 계산되고, 상기 수학식 5에서 B는 인버터 전압의 rms(root mean square)를 나타낸다.In the above case, I L (t 0 ) is calculated as in Equation 5 below, where B represents the root mean square (rms) of the inverter voltage.

Figure 112021051351316-pat00005
Figure 112021051351316-pat00005

결과적으로, 교류 그리드 전압 VGRID가 복구되는 복전 상황에서의 IL은 아래의 수학식 6과 같이 정리될 수 있다.As a result, I L in a power recovery situation in which the AC grid voltage V GRID is restored may be summarized as in Equation 6 below.

Figure 112021051351316-pat00006
Figure 112021051351316-pat00006

상기 수학식 6과 같이, 인덕터 전류 IL은 복전이 되는 시점의 인덕터 전류 IL(t0)와 교류 그리드 전압 VGRID의 위상각 θ 등과 같은 다양한 변수의 영향을 받을 수 있다. 인덕터 시스템의 프로세서는 복전 보호 모드를 수행하기 위해 소정치의 제2 임계치를 설정하고, 인덕터 전류 IL의 크기와 제2 임계치를 비교함으로써 복전 모드를 수행할 수 있다.As shown in Equation 6, the inductor current I L may be affected by various variables such as the inductor current I L (t 0 ) at the time of restoration and the phase angle θ of the AC grid voltage V GRID . The processor of the inductor system may perform the restoration mode by setting a second threshold value of a predetermined value to perform the restoration protection mode, and comparing the magnitude of the inductor current I L with the second threshold value.

도 6은 도 5c의 인버터 시스템에 기반하여 복전 보호를 수행한 경우의 인덕터 전류 IL의 시뮬레이션 그래프를 나타낸다. 도 6은 도 5c의 회로도에서 VGRID

Figure 112021051351316-pat00007
이고, f는 60 Hz, θ는 180 degree, L가 24 mH, R은 32.267Ω으로 파라미터를 설정하고 시뮬레이션이 진행된 경우를 나타낸다. 예시적으로, 제2 임계치가 20 mA로 설정되어서 프로세서는 복전 보호 모드를 수행한다. 이 경우에, 복전이 발생된 t0 시점으로부터 릴레이 스위치가 개방된 시점(t0 + Δt)까지는 1 ms가 소요됨으로써 인덕터 시스템과 부하의 고장을 방지할 수 있다.FIG. 6 shows a simulation graph of the inductor current I L when power recovery protection is performed based on the inverter system of FIG. 5C . 6 is V GRID in the circuit diagram of FIG. 5c
Figure 112021051351316-pat00007
, f is 60 Hz, θ is 180 degree, L is 24 mH, R is 32.267Ω, and the parameters are set and the simulation is performed. Exemplarily, the second threshold is set to 20 mA so that the processor performs a power recovery protection mode. In this case, 1 ms is taken from the time t 0 when power recovery occurs to the time when the relay switch is opened (t 0 + Δt), thereby preventing failure of the inductor system and the load.

도 7a는 도 5c의 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템에서 출력 전압 V0의 기울기 변화에 따라 복전 보호 모드를 수행하는 인버터 시스템의 회로도이다. 도 7a을 참조하면, op-amp에 기반하여 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기 변화를 감지하는 인버터 시스템이 도시된다. 인버터 시스템은 교류 그리드 전압 VGRID이 복전된 상황에서 인버터 시스템 및 부하의 고장을 방지하기 위해서 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기 변화를 감지할 수 있다. 예시적으로, 인버터 시스템 내의 프로세서는 제3 임계치 이상의 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기 변화가 감지된 경우에 릴레이 스위치(710)를 개방시킬 수 있다. 구체적으로, 프로세서는 전압 센서로부터 출력 전압 V0의 크기를 주기적으로 전달 받는다. 프로세서는 센싱된 아날로그 데이터(=출력 전압 V0의 크기)를 소정 레벨로 양자화(quantization)하고, 출력 전압 V0의 레벨을 저장할 수 있다. 프로세서는 미리 설정된 주기에 따라 반복적으로 전압 센서로부터 출력 전압 V0의 크기를 전달 받는다. 프로세서는 이전의 출력 전압 레벨과 현재의 출력 전압 레벨과 측정 주기에 따라 교류 그리드 전압 VGRID의 기울기 변화를 감지할 수 있다.7A is a circuit diagram of an inverter system that performs a power recovery protection mode according to a change in slope of the output voltage V 0 in the independent and grid-connected compatible inverter system of FIG. 5C . Referring to FIG. 7A , an inverter system for detecting a change in slope of an AC grid voltage V GRID based on an op-amp is illustrated. The inverter system may detect a change in the slope of the AC grid voltage V GRID in order to prevent a failure of the inverter system and the load when the AC grid voltage V GRID is restored. For example, the processor in the inverter system may open the relay switch 710 when a change in the slope of the AC grid voltage V GRID equal to or greater than the third threshold is detected. Specifically, the processor periodically receives the magnitude of the output voltage V 0 from the voltage sensor. The processor may quantize the sensed analog data (= the magnitude of the output voltage V 0 ) to a predetermined level and store the level of the output voltage V 0 . The processor repeatedly receives the magnitude of the output voltage V 0 from the voltage sensor according to a preset period. The processor may detect a change in slope of the AC grid voltage V GRID according to a previous output voltage level, a current output voltage level, and a measurement period.

도 7b는 도 7a의 인버터 시스템에 기반하여 복전 보호를 수행한 경우의 출력 전압 V0의 시뮬레이션 그래프를 나타낸다. 도 7b는 도 7a에서 출력 전압 V0의 측정 주기가 800 ns로 설정된 경우가 설명된다. 정상적으로 동작하는 경우에는 출력 전압 V0의 기울기는 진폭 범위 내에서 존재할 것이다. 그러나, 복전 모드가 되는 경우에는 제3 임계치 이상의 전압 변동을 동반하기 때문에 프로세서는 복전 상황을 감지할 수 있다.FIG. 7B shows a simulation graph of the output voltage V 0 when power recovery protection is performed based on the inverter system of FIG. 7A . FIG. 7B illustrates a case where the measurement period of the output voltage V 0 is set to 800 ns in FIG. 7A . Under normal operation, the slope of the output voltage V 0 will be within the amplitude range. However, in the case of the power recovery mode, the processor may detect a power recovery situation because voltage fluctuations greater than or equal to the third threshold are accompanied.

도면에 도시되지는 않았지만, 다른 일 실시 예에 따라 복전 보호 모드를 지원하는 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법이 제공된다. 구체적으로, 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 인버터 시스템이 턴 온 되면, 프로세서가 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 스탠바이 모드로 설정하는 단계, 교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 전류의 적어도 일부를 나타내는 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 독립형 전원 모드 또는 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 판단하는 단계, 상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 도중에, 상기 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기가 제1 임계치 이하가 되면, 상기 프로세서가 계통탈락을 판단하는 단계 및 상기 계통탈락이 발생한 경우, 상기 프로세서가 상기 인버터 시스템이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드로 상기 인버터 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.Although not shown in the drawings, a method of operating an independent and grid-connected compatible inverter system supporting a power failure protection mode according to another embodiment is provided. Specifically, the operating method of the independent and grid-connected compatible inverter system includes the steps of, when the inverter system is turned on, the processor setting the operation mode of the inverter system to the standby mode, and the grid current flowing from the AC grid power source to the first output node determining whether to control the inverter system in one of a standalone power mode or a grid-tied power mode according to a magnitude of a grid-sensing current I GRID_DETECTED representing at least a portion of the inverter system, wherein the inverter system operates in a grid-tied power mode During the process, when the magnitude of the grid detection current I GRID_DETECTED becomes less than or equal to a first threshold, the processor determines the grid failure, and when the grid failure occurs, the processor operates the inverter system as an AC voltage source. UPS mode and controlling the inverter system.

상기 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 상기 인덕터 시스템에 포함되는 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시키는 복전 보호 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of operating the independent and grid-connected compatible inverter system, when the inverter system operates in the UPS mode, the processor determines that the magnitude of the inductor current flowing from the inductor included in the inductor system to the second output node is the second In a power recovery protection mode that opens a relay switch included in the inverter system by detecting a power failure when the threshold value is exceeded or the slope of the output voltage between both the second output node and the third output node exceeds the third threshold value It may further include a step of operating.

구체적으로, 상기 릴레이 스위치는 상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET의 소스 노드와 제2 MOSFET의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 상기 제3 출력 노드 사이에 배치될 수 있다.Specifically, the relay switch may be disposed between the first node and the third output node connecting the source node of the first MOSFET and the drain node of the second MOSFET of the full bridge circuit included in the inverter system.

상기 독립 및 계통연계 호환형 인버터 시스템의 운용 방법은 상기 인버터 시스템의 전원이 턴 온 되거나 상기 릴레이 스위치가 개방되면, 상기 프로세서가 상기 그리드 감지 전류 IGRID_DETECTED의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 상기 독립형 전원 모드 또는 상기 계통연계형 전원 모드 중 하나로 제어할 지 여부에 대해 다시 판단하는 상기 스탠바이 모드로 되돌아가는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of operating the independent and grid-connected compatible inverter system, when the power of the inverter system is turned on or the relay switch is opened, the processor sets the inverter system according to the magnitude of the grid sensing current I GRID_DETECTED to the independent power mode Alternatively, the method may further include returning to the standby mode of re-determining whether to control in one of the grid-connected power modes.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변혼 및 변경이 가능하다.As mentioned above, although the technical idea of the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments. Various transformations and modifications are possible by a person having ordinary knowledge in the technical field within the scope of the idea.

Claims (8)

복전 보호 모드를 지원하는 인버터 시스템에 있어서,
교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 전류의 적어도 일부를 감지하는 제1 전류 센서;
일 단부가 제2 출력 노드로 연결되는 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류를 감지하는 제2 전류 센서;
상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압을 감지하는 전압 센서; 및
상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류, 상기 인덕터 전류 및 출력 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 결정하는 프로세서
를 포함하고,
상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 도중에, 상기 제1 전류 센서에 의해 감지된 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치 이하가 되면 상기 프로세서는 계통탈락을 판단하고, 상기 인버터 시스템이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드로 상기 인버터 시스템을 제어하고,
상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 복전 보호 모드로 동작하며 상기 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 상기 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 교류 그리드 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시키고,
상기 제1 출력 노드는 상기 교류 그리드 전원에 연결되는 부하의 일 단과 상기 인버터 시스템을 연결하는 노드를 나타내고,
상기 제2 출력 노드는 상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로에 연결되는 상기 인덕터의 일 단을 나타내고,
상기 제3 출력 노드는 상기 릴레이 스위치의 일 단과 상기 전압 센서의 일 단을 연결하는 노드를 나타내는 인버터 시스템.
In the inverter system supporting the power failure protection mode,
a first current sensor sensing at least a portion of a grid current flowing from the AC grid power source to the first output node;
a second current sensor for sensing an inductor current flowing from an inductor having one end connected to a second output node to the second output node;
a voltage sensor sensing an output voltage at both ends of the second output node and the third output node; and
a processor that determines an operating mode of the inverter system based on at least one of a grid sense current sensed by the first current sensor, the inductor current, and an output voltage
including,
While the inverter system is operating in the grid-connected power mode, if the magnitude of the grid sensing current sensed by the first current sensor is less than or equal to a first threshold, the processor determines that the inverter system is out of the grid, and the inverter system uses the AC voltage source Controls the inverter system in a UPS mode that operates as
When the inverter system operates in the UPS mode, the processor operates in a power failure protection mode and the magnitude of the inductor current flowing from the inductor to the second output node exceeds a second threshold or the slope of the AC grid voltage is Opening the relay switch included in the inverter system by detecting a power failure when exceeding the third threshold,
The first output node represents a node connecting one end of a load connected to the AC grid power source and the inverter system,
The second output node represents one end of the inductor connected to the full bridge circuit included in the inverter system,
The third output node represents a node connecting one end of the relay switch and one end of the voltage sensor.
제1항에 있어서,
상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 복전 보호 모드로 동작하며 상기 인덕터로부터 상기 제2 출력 노드로 흐르는 상기 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 교류 그리드 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시키는 인버터 시스템.
According to claim 1,
When the inverter system operates in the UPS mode, the processor operates in a power failure protection mode and the magnitude of the inductor current flowing from the inductor to the second output node exceeds a second threshold or the slope of the AC grid voltage is An inverter system that opens a relay switch included in the inverter system by detecting a power failure when a third threshold is exceeded.
제2항에 있어서,
상기 릴레이 스위치는,
상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET의 소스 노드와 제2 MOSFET의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 상기 제3 출력 노드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템.
3. The method of claim 2,
The relay switch is
Inverter system, characterized in that it is disposed between the first node and the third output node connecting the source node of the first MOSFET and the drain node of the second MOSFET of the full bridge circuit included in the inverter system.
제3항에 있어서,
상기 릴레이 스위치가 개방된 경우에, 상기 프로세서는 스탠바이 모드로 동작하며 상기 제1 전류 센서로부터 감지된 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템을 제어하는 인버터 시스템.
4. The method of claim 3,
When the relay switch is opened, the processor operates in a standby mode and controls the inverter system according to the magnitude of the grid sensing current sensed from the first current sensor.
제4항에 있어서,
상기 인버터 시스템의 전원이 턴 온 되거나 상기 릴레이 스위치가 개방되면, 상기 프로세서는 상기 스탠바이 모드로 되돌아감으로써 상기 제1 전류 센서로부터 감지된 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 다시 판단하는 인버터 시스템.
5. The method of claim 4,
When the power of the inverter system is turned on or the relay switch is opened, the processor returns to the standby mode to reset the operation mode of the inverter system according to the magnitude of the grid sensing current sensed from the first current sensor. Inverter system to judge.
복전 보호 모드를 지원하는 인버터 시스템의 운용 방법에 있어서,
상기 인버터 시스템이 턴 온 되면, 프로세서가 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 스탠바이 모드로 설정하는 단계;
교류 그리드 전원으로부터 제1 출력 노드로 흐르는 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 결정하는 단계;
상기 인버터 시스템이 계통연계형 전원 모드로 동작하는 도중에, 상기 그리드 감지 전류의 크기가 제1 임계치 이하가 되면, 상기 프로세서가 계통탈락을 판단하는 단계;
상기 계통탈락이 발생한 경우, 상기 프로세서가 상기 인버터 시스템이 교류 전압원으로서 동작하는 UPS 모드로 상기 인버터 시스템을 제어하는 단계; 및
상기 인버터 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우에, 상기 프로세서는 상기 인버터 시스템에 포함되는 인덕터로부터 제2 출력 노드로 흐르는 인덕터 전류의 크기가 제2 임계치를 초과하거나 또는 상기 제2 출력 노드와 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압의 기울기가 제3 임계치를 초과하는 경우에 복전을 감지함으로써 상기 인버터 시스템에 포함되는 릴레이 스위치를 개방시키는 복전 보호 모드로 동작하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 출력 노드는 상기 교류 그리드 전원에 연결되는 부하의 일 단과 상기 인버터 시스템을 연결하는 노드를 나타내고,
상기 제2 출력 노드는 상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로에 연결되는 상기 인덕터의 일 단을 나타내고,
상기 제3 출력 노드는 상기 릴레이 스위치의 일 단과 상기 제2 출력 노드와 상기 제3 출력 노드 양 단의 출력 전압을 감지하는 전압 센서의 일 단을 연결하는 노드를 나타내는 인버터 시스템의 운용 방법.
In the operating method of the inverter system supporting the power recovery protection mode,
setting, by a processor, an operation mode of the inverter system to a standby mode when the inverter system is turned on;
determining an operation mode of the inverter system according to a magnitude of a grid sensing current flowing from an AC grid power source to a first output node;
determining, by the processor, out of the grid when the magnitude of the grid sensing current becomes less than or equal to a first threshold while the inverter system is operating in the grid-connected power mode;
controlling, by the processor, the inverter system in a UPS mode in which the inverter system operates as an AC voltage source when the grid failure occurs; and
When the inverter system operates in the UPS mode, the processor determines that the magnitude of the inductor current flowing from the inductor included in the inverter system to the second output node exceeds a second threshold or the second output node and the third output Operating in a power recovery protection mode to open a relay switch included in the inverter system by detecting a power failure when the slope of the output voltage at both ends of the node exceeds a third threshold
including,
The first output node represents a node connecting one end of a load connected to the AC grid power source and the inverter system,
The second output node represents one end of the inductor connected to the full bridge circuit included in the inverter system,
The third output node represents a node connecting one end of the relay switch and one end of the second output node and a voltage sensor sensing an output voltage of both ends of the third output node.
제6항에 있어서,
상기 릴레이 스위치는,
상기 인버터 시스템에 포함되는 풀 브릿지 회로의 제1 MOSFET의 소스 노드와 제2 MOSFET의 드레인 노드를 연결하는 제1 노드와 상기 제3 출력 노드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 운용 방법.
7. The method of claim 6,
The relay switch is
Operating method of an inverter system, characterized in that it is disposed between the first node and the third output node connecting the source node of the first MOSFET and the drain node of the second MOSFET of the full bridge circuit included in the inverter system.
제7항에 있어서,
상기 인버터 시스템의 전원이 턴 온 되거나 상기 릴레이 스위치가 개방되면, 상기 프로세서가 상기 그리드 감지 전류의 크기에 따라 상기 인버터 시스템의 동작 모드를 다시 판단하는 상기 스탠바이 모드로 되돌아가는 단계
를 더 포함하는 인버터 시스템의 운용 방법.
8. The method of claim 7,
When the power of the inverter system is turned on or the relay switch is opened, returning to the standby mode in which the processor determines the operation mode of the inverter system again according to the magnitude of the grid sensing current
Operating method of the inverter system further comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11962253B2 (en) * 2021-12-08 2024-04-16 Enphase Energy, Inc. Microinverter for use with renewable energy system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010268584A (en) 2009-05-13 2010-11-25 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Inverter
JP2015019583A (en) 2014-10-30 2015-01-29 日立アプライアンス株式会社 System interconnection inverter and distributed power-supply system including the same
US20170155247A1 (en) 2015-11-27 2017-06-01 Delta Electronics (Shanghai) Co.,Ltd. Method and apparatus for decoupling the power of grid-connected inverter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3192918B2 (en) * 1995-04-18 2001-07-30 三洋電機株式会社 Grid-connected power supply
JPH0974685A (en) * 1995-08-31 1997-03-18 Sanyo Electric Co Ltd System interconnection power unit
KR101079404B1 (en) * 2008-12-23 2011-11-02 성균관대학교산학협력단 Photovoltaic and fuel cell hybrid generation system using single converter and single inverter, and control method of the same
KR101704472B1 (en) 2014-10-31 2017-02-10 한국전기연구원 Bi-lateral Uninterruptible Power Supply for Hybrid System and Method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010268584A (en) 2009-05-13 2010-11-25 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Inverter
JP2015019583A (en) 2014-10-30 2015-01-29 日立アプライアンス株式会社 System interconnection inverter and distributed power-supply system including the same
US20170155247A1 (en) 2015-11-27 2017-06-01 Delta Electronics (Shanghai) Co.,Ltd. Method and apparatus for decoupling the power of grid-connected inverter

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