KR102374918B1

KR102374918B1 - 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템

Info

Publication number: KR102374918B1
Application number: KR1020200107465A
Authority: KR
Inventors: 박정언
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-16
Also published as: KR20220026673A

Abstract

본 발명은 메인 제어부가 메인 컨버터부의 MPPT 제어를 수행하되, 서브 제어부는 서브 컨버터부의 MPPT 제어를 선택적으로 수행함으로써, 전원부에서 생성된 전력이 부하로 전달되는 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템{POWER SYSTEM WITH MAXIMUM POWER POINT TRACKING CONTROL ALGORITHM}

본 발명은 메인 제어부가 메인 컨버터부의 MPPT(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하되, 서브 제어부는 서브 컨버터부의 MPPT 제어를 선택적으로 수행함으로써, 전원부에서 생성된 전력이 부하로 전달되는 효율을 향상시킬 수 있도록 하는, 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 수력, 화력, 원자력과 같은 기존 발전 방식이 갖는 여러 문제점들로 인해 신재생 에너지 발전 방식에 대한 관심과 수요가 전세계적으로 증가하고 있다. 신재생 에너지의 점유율은 2050년에 이르러 60%까지 가파르게 증가할 것으로 예측되며, 이러한 신재생 에너지 중에서 태양광 발전 방식이 큰 비중을 차지할 것으로 예상된다.

태양광 발전 방식은 태양광 패널을 이용하며, 태양광 패널의 원가가 최근 큰 폭으로 하락하면서 태양광 발전 방식의 경제성이 개선되고 있다. 이러한 최근 추세에 맞춰 많은 국가들이 정책적으로 태양광 발전 방식을 이용한 태양광 발전 시스템을 갖추고 있다. 일반적으로 태양광 발전 시스템이라 함은 태양광 패널을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전력 시스템을 의미한다.

태양광 발전 시스템의 구조로는 스트링 인버터(string inverter) 방식과 중앙 인버터(central inverter) 방식이 널리 사용되고 있다. 스트링 인버터 방식은 다수 개의 직렬 스트링 태양광 패널을 준비하고, 각각의 직렬 스트링 태양광 패널마다 인버터를 접속하여 각각의 직렬 스트링 태양광 패널에서 생성하는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 방식이다. 중앙 인버터 방식은 모든 태양광 패널을 직렬 및 병렬로 연결하고, 상기 직렬 및 병렬로 연결된 태양광 패널에 하나의 인버터를 접속하여 모든 태양광 패널에서 생성하는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 방식이다.

스트링 인버터 방식과 중앙 인버터 방식 모두 1개 또는 소수 개의 인버터만 구비되면 충분하기 때문에 태양광 발전의 단가가 낮아지는 장점이 있다. 하지만 다수 개의 직렬 스트링 태양광 패널 또는, 직렬과 병렬로 연결된 태양광 패널 중에서 어느 하나의 태양광 패널에만 그림자가 생기거나, 어느 하나의 태양광 패널에 대해서만 일사량 또는 온도 조건이 다를 경우에는, 전체 태양광 패널에서 생성되는 전력이 감소되는 치명적인 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 각각의 태양광 패널마다 1개의 인버터 또는 1개의 옵티마이저(optimizer)를 접속하여, 어느 하나의 태양광 패널에만 그림자가 생기거나, 어느 하나의 태양광 패널에 대해서만 일사량 또는 온도 조건이 다르더라도, 상기 어느 하나의 태양광 패널에서 생성되는 전력만 감소되도록 하는 방식을 사용하고 있다. 이와 같이 각각의 태양광 패널마다 1개의 인버터 또는 1개의 옵티마이저를 접속하는 방식은 태양광 발전의 단가가 상대적으로 높은 단점이 있으나, 최근 들어 인버터 또는 옵티마이저의 단가가 낮아져 태양광 발전의 단가 역시 낮아지고 있는 추세이다.

태양광 패널은 태양광 패널의 온도와 태양광 패널에 입사되는 일사량에 따라 생성할 수 있는 전력이 변한다. 이에 따라, 태양광 발전 시스템에서는 태양광 패널에서 생성되는 전력이 최대가 되도록 하기 위해, 온도와 일사량의 변화에 따라 변하는 태양광 패널의 P(전력)-V(전압) 곡선(또는, I(전류)-V(전압) 곡선)의 최대 전력점을 추종하는 제어(이하, 'MPPT 제어'라 함)가 이루어진다.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 태양광 패널에 접속되는 옵티마이저는 DC-DC 컨버터를 포함하고 있으며, 여기서 DC-DC 컨버터는 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 특정 전압으로 조절하는 방식(feed-back 방식) 대신, DC-DC 컨버터의 입력전압을 특정 전압으로 조절하는 방식(feed-forward 방식)으로 입력전압을 변화시킨다. 이때 DC-DC 컨버터에 의해 조절되는 특정 전압은 온도와 일사량에 따라 결정되는 최대 전력점을 추종하는 전압 Vmp이다. 즉, DC-DC 컨버터는 온도와 일사량에 따라 결정되는 최대 전력점에 해당하는 전압 Vmp에 맞춰 DC-DC 컨버터의 입력전압을 조절하며, 이 경우 태양광 패널에서는 최대 전력이 생성될 수 있게 된다.

산업계에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 MPPT 제어 방식으로서 P&O(Perturbation and Observation; 섭동 후 추정) 방식이 있다. P&O 방식에서는, DC-DC 컨버터의 입력전압과 입력전류를 이용하여 전력을 계산한다. 만일, 현재 시간인 t에 계산된 전력 값이 이전 시간인 t-1에 계산된 전력 값에 비해 증가하였을 경우, DC-DC 컨버터의 듀티비(duty ratio)를 증가시켜 DC-DC 컨버터의 입력전압을 증가시킨다. 이에 반해, 현재 시간인 t에 계산된 전력 값이 이전 시간인 t-1에 계산된 전력 값에 비해 감소하였을 경우, DC-DC 컨버터의 듀티비를 감소시켜 DC-DC 컨버터의 입력전압을 감소시킨다. 이와 같은 방식으로 DC-DC 컨버터의 듀티비를 증감시킬 경우, DC-DC 컨버터의 입력전압이 태양광 패널 P-V 곡선(또는, I-V 곡선)의 최대 전력점에 해당하는 전압 Vmp로 수렴하게 된다.

다만, DC-DC 컨버터를 구성하는 스위치의 스위칭 손실 및 인덕터의 코어 손실 등으로 인해, 태양광 패널에서 생성되는 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 효율이, MPPT 제어를 하지 않는 경우에 비해 MPPT 제어를 하는 경우에 오히려 불리한 경우가 있다. 이에 따라, 태양광 패널에서 생성되는 전력이 부하로 전달되는 효율을 향상시킬 수 있는 전력 시스템이 마련될 필요가 있다.

한국 등록특허공보 제10-2034431호(2019.10.11)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 마련된 것으로서, 전원부에서 생성되는 전력이 부하로 전달되는 효율을 향상시킬 수 있는 전력 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력 시스템은, 메인 전력을 생성하는 메인 전원부; 입력단은 상기 메인 전원부에 연결되고, 출력단은 부하에 연결되며, 상기 메인 전원부에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 변환하여 상기 부하에 전달하는 메인 컨버터부; 상기 메인 컨버터부를 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어해서, 상기 메인 전원부의 온도와 상기 메인 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 메인 전원부에서 생성되는 메인 전력이 최대값이 되도록 상기 메인 컨버터부의 입력전압을 변화시키는 메인 제어부; 서브 전력을 생성하는 서브 전원부; 입력단은 상기 서브 전원부에 연결되고, 출력단은 상기 부하에 연결되며, 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 서브 컨버터부; 및 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시키거나, 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 서브 제어부를 포함한다.

상기 서브 제어부가 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시키는 중에, 상기 서브 입력전압에서 상기 서브 컨버터부의 서브 출력전압을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다는 작다고 판단할 경우, 상기 서브 제어부는 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 상기 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 할 수 있다.

또는, 상기 서브 제어부가 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 상기 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 중에, 상기 메인 컨버터부의 메인 출력전력이 상기 서브 컨버터부의 서브 출력전력보다 크다고 판단할 경우, 상기 서브 제어부는 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시킬 수 있다.

상기 서브 컨버터부는, 상기 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 서브 벅-부스트 컨버터부를 포함할 수 있으며, 상기 서브 제어부는, 상기 서브 벅-부스트 컨버터부를 제어하여, 상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅-부스트 컨버터부에 의해 승압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나, 상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅-부스트 컨버터부에 의해 강압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나, 상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅-부스트 컨버터부에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 상기 부하로 전달되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 서브 벅-부스트 컨버터부는, 상기 서브 전원부에서 출력되는 전류에 의해 충전되는 서브 벅-부스트 인덕터; 상기 서브 벅-부스트 인덕터의 일단과 상기 서브 전원부에 연결되는 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치; 상기 서브 벅-부스트 인덕터의 타단과 상기 부하에 연결되는 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치; 상기 서브 벅-부스트 인덕터의 일단과 접지에 연결되는 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치; 및 상기 서브 벅-부스트 인덕터의 타단과 상기 접지에 연결되는 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치를 포함할 수 있다.

또는, 상기 서브 컨버터부는, 상기 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 제1 서브 부스트 컨버터부를 포함할 수 있으며, 상기 서브 제어부는, 상기 제1 서브 부스트 컨버터부를 제어하여, 상기 서브 입력전압이 상기 제1 서브 부스트 컨버터부에 의해 승압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나, 상기 서브 입력전압이 상기 제1 서브 부스트 컨버터부에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 상기 부하로 전달되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 서브 부스트 컨버터부는, 일단이 상기 서브 전원부에 연결되어 상기 서브 전원부에서 출력되는 전류에 의해 충전되는 제1 서브 부스트 인덕터; 상기 부하에서 상기 제1 서브 부스트 인덕터 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하는 제1 서브 부스트 역전류 방지 소자; 및 일단은 상기 제1 서브 부스트 인덕터의 타단과 상기 제1 서브 부스트 역전류 방지 소자에 연결되고, 타단은 접지에 연결되는 제1 서브 부스트 컨버터 스위치를 포함할 수 있다.

또는, 상기 서브 컨버터부는, 상기 서브 전원부에 연결되는 제1 서브 스위칭부; 및 상기 제1 서브 스위칭부에 연결되며, 상기 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 서브 벅 컨버터부를 포함할 수 있으며, 상기 서브 제어부는, 상기 제1 서브 스위칭부 및 상기 서브 벅 컨버터부를 제어하여, 상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅 컨버터부에 의해 강압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나, 상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅 컨버터부에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 상기 부하로 전달되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 서브 벅 컨버터부는, 일단이 상기 제1 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 서브 전원부에 연결되거나 상기 서브 전원부와의 연결이 차단되는 서브 벅 컨버터 스위치; 일단은 상기 제1 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 접지에 연결되거나 상기 서브 전원부에 연결되고, 타단은 상기 서브 벅 컨버터 스위치의 타단에 연결되는 서브 벅 역전류 방지 소자; 및 일단은 상기 서브 벅 컨버터 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 부하에 연결되는 서브 벅 인덕터를 포함할 수 있다.

또는, 상기 서브 컨버터부는, 상기 서브 전원부에 연결되는 제2 서브 스위칭부; 및 상기 제2 서브 스위칭부에 연결되며, 상기 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 제2 서브 부스트 컨버터부를 포함할 수 있으며, 상기 서브 제어부는, 상기 제2 서브 스위칭부 및 상기 제2 서브 부스트 컨버터부를 제어하여, 상기 서브 입력전압이 상기 제2 서브 부스트 컨버터부에 의해 승압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나, 상기 서브 입력전압이 상기 제2 서브 부스트 컨버터부에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 상기 부하로 전달되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 제2 서브 부스트 컨버터부는, 일단이 상기 제2 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 서브 전원부에 연결되거나 상기 서브 전원부와의 연결이 차단되는 제2 서브 부스트 인덕터; 상기 제2 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 제2 서브 부스트 인덕터의 타단에 연결되거나 상기 서브 전원부에 연결되는 제2 서브 부스트 컨버터 스위치; 및 상기 부하로부터 상기 제2 서브 부스트 인덕터 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하는 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자를 포함할 수 있다.

본 발명은 메인 전원부 및 서브 전원부에서 생성된 전력을 부하로 전달함에 있어서, 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압에서 서브 컨버터부의 출력전압을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다 작은지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 서브 컨버터부의 MPPT 제어 여부를 결정하도록 구성되어 있기 때문에, 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 메인 전원부 및 서브 전원부에서 생성된 전력을 부하로 전달함에 있어서, 서브 제어부가 메인 컨버터부의 메인 출력전력과 서브 컨버터부의 서브 출력전력을 비교하고, 그 판단 결과에 따라 서브 컨버터부의 MPPT 제어 여부를 결정하도록 구성되어 있기 때문에, 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

게다가, 본 발명은 종래의 전력 시스템에 전력 전달 효율 향상을 위한 별도의 소자를 추가하지 않고도, 서브 컨버터부를 구성하는 스위치들의 제어 방법을 변경함에 따라 서브 전원부로부터 부하에 전달되는 전력의 전달 경로를 실시간으로 변경할 수 있으므로, 비교적 저비용 및 고효율로 전력을 전달할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 서브 제어부가 서브 컨버터부를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a는 태양광 패널에 입사되는 일사량이 1kW/m²일 때 태양광 패널의 온도에 따라 변하는 태양광 패널의 P-V 곡선을 나타낸 도면이다.
도 3b는 태양광 패널의 온도가 25°C일 때 태양광 패널에 입사되는 일사량에 따라 변하는 태양광 패널의 P-V 곡선을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 1에 나타낸 서브 제어부가 서브 컨버터부를 MPPT 제어하는 경우에, 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압과 서브 컨버터부의 출력전압과의 관계, 그리고 서브 전력이 서브 전력 전달 경로를 통해 부하로 전달될 때의 전력과 서브 전력이 바이패스 경로를 통해 부하로 전달될 때의 전력과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 나타낸 전력 시스템의 전력 전달 경로를 나타낸 도면이다.
도 5c는 도 1에 나타낸 전력 시스템의 바이패스 경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7a는 도 6에 나타낸 전력 시스템의 전력 전달 경로를 나타낸 도면이다.
도 7b는 도 6에 나타낸 전력 시스템의 바이패스 경로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9a는 도 8에 나타낸 전력 시스템의 전력 전달 경로를 나타낸 도면이다.
도 9b는 도 8에 나타낸 전력 시스템의 바이패스 경로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 11a는 도 10에 나타낸 전력 시스템의 전력 전달 경로를 나타낸 도면이다.
도 11b는 도 10에 나타낸 전력 시스템의 바이패스 경로를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다. 또한, 명세서에 기재된 용어 '…부'는 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)을 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)은 메인 전원부(100), 메인 컨버터부(200), 메인 제어부(300), 서브 전원부(100'), 서브 컨버터부(200') 및 서브 제어부(300')를 포함한다.

메인 전원부(100)는 메인 전력을 생성하는 역할을 한다. 예를 들어, 메인 전원부(100)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 패널일 수 있으며, 여기서 태양광 패널은 태양광을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있는 태양전지 모듈 다수 개가 서로 직렬로 연결된 것이거나, 병렬로 연결된 것이거나, 또는 직병렬 조합으로 연결된 것일 수 있다.

메인 컨버터부(200)의 입력단은 메인 전원부(100)에 연결되며, 메인 컨버터부(200)의 출력단은 부하(10)에 연결된다. 메인 컨버터부(200)의 입력단이 메인 전원부(100)에 연결되기 때문에, 메인 전원부(100)의 메인 출력전압은 곧 메인 컨버터부(200)의 메인 입력전압이 된다.

메인 컨버터부(200)는 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 변환하여 부하(10)에 전달하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 컨버터부(200)는 DC-DC 컨버터로 이루어지거나, 이를 포함하여 이루어질 수 있다. 메인 컨버터부(200)가 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 변환하는 이유는, 메인 입력전압이 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압으로 맞춰질 경우, 메인 전원부(100)에서는 최대 전력을 생성할 수 있기 때문이다.

도 1에는 부하(10)의 예시로서 직류 전원을 저장하기 위한 배터리가 도시되어 있으나, 부하(10)가 반드시 배터리인 것으로 한정되는 것은 아니며, 메인 전원부(100) 또는 후술하는 서브 전원부(100')에서 생성되는 전력을 공급받는 대상이기만 하면 부하(10)에 해당될 수 있다.

메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력이 최대값을 갖기 위해서는, 메인 컨버터부(200)의 입력전압이 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해야 한다. 이에 따라, 메인 제어부(300)는 메인 컨버터부(200)의 입력전압이 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해지도록 메인 컨버터부(200)의 MPPT 제어를 수행한다. 즉, 메인 제어부(300)는 메인 컨버터부(200)를 MPPT 제어해서 메인 전원부(100)의 온도와 메인 전원부(100)에 입사되는 일사량에 따라 상기 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력이 최대값이 되도록, 상기 메인 컨버터부(200)의 입력전압을 상기 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압으로 변화시킨다.

서브 전원부(100') 역시 메인 전원부(100)와 마찬가지로 서브 전력을 생성하는 역할을 한다. 예를 들어, 서브 전원부(100')는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 패널일 수 있으며, 여기서 태양광 패널은 태양광을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있는 태양전지 모듈 다수 개가 서로 직렬로 연결된 것이거나, 병렬로 연결된 것이거나, 또는 직병렬 조합으로 연결된 것일 수 있다.

서브 전원부(100')는 메인 전원부(100)의 근방에 위치할 수 있으며, 이에 따라 메인 전원부(100)와 서브 전원부(100')는 온도 및 일사량이 대략적으로 동일할 수 있다. 이와 같이 메인 전원부(100)와 서브 전원부(100')가 온도와 일사량이 대략적으로 동일할 경우에는, 메인 전원부(100)의 P-V 곡선과 서브 전원부(100')의 P-V 곡선 역시 대략적으로 동일하게 된다. 이하에서는 서브 전원부(100')가 하나인 것으로 설명하지만, 메인 전원부(100)의 근방에는 얼마든지 다수 개의 서브 전원부(100')가 위치할 수 있다. 즉, 본 발명에서 서브 전원부(100')는 적어도 하나 이상일 수 있다.

서브 컨버터부(200')의 입력단은 서브 전원부(100')에 연결되며, 서브 컨버터부(200')의 출력단은 부하(10)에 연결된다. 서브 컨버터부(200')의 입력단이 서브 전원부(100')에 연결되기 때문에, 서브 전원부(100')의 서브 출력전압은 곧 서브 컨버터부(200')의 서브 입력전압이 된다. 또한, 부하(10)에는 메인 전원부(100)에서 생성되는 전력과 별개로, 서브 전원부(100')에서 생성되는 전력도 공급될 수 있다.

서브 컨버터부(200')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 변환하여 부하(10)에 전달하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 컨버터부(200')는 DC-DC 컨버터로 이루어지거나, 이를 포함하여 이루어질 수 있다. 서브 컨버터부(200')가 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 변환하는 이유는, 서브 입력전압이 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압으로 맞춰질 경우, 서브 전원부(100')에서는 최대 전력을 생성할 수 있기 때문이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 메인 제어부(300)는 메인 컨버터부(200)에 대해 MPPT 제어만을 수행한다. 이에 반해, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')에 대해 MPPT 제어를 선택적으로 수행한다.

즉, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 것이 부하(10)로의 전력 전달 효율 측면에서 더 유리할 경우, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100)에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 하기 위해 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어한다. 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 최대값을 갖기 위해서는, 서브 컨버터부(200')의 입력전압이 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해야 한다. 이에 따라, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어해서 서브 전원부(100)의 온도와 서부 전원부(100)에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부(100)에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록, 상기 서브 컨버터부(200)의 입력전압을 상기 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압으로 변화시킨다.

이와 달리, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하지 않는 것이 부하(10)로의 전력 전달 효율 측면에서 더 유리할 경우, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않는다. 그 대신 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 제어해서 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 한다. 이 경우 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 입력전압은 서브 컨버터부(200')에 의해 변환되는 과정을 거치지 않으며, 이에 따라 상기 서브 전력은 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)에 그대로 전달되게 된다.

도 2는 도 1에 나타낸 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)이 동작하는 모습에 대해 설명하기로 하되, 도 1과 함께 도 2를 참고하여 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')에 대한 MPPT 제어를 선택적으로 수행하는 모습에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)에서, 메인 제어부(300)는 메인 컨버터부(200)를 MPPT 제어해서, 메인 컨버터부(200)의 입력전압이 메인 전원부(100)의 온도와 메인 전원부(100)에 입사되는 일사량에 따라 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력이 최대값이 되도록 메인 컨버터부(200)의 입력전압을 변화시킨다. 또한, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')의 온도와 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량에 따라 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 서브 컨버터부(200')의 입력전압을 변화시킨다(S100).

메인 제어부(300) 및 서브 제어부(300)가 수행하는 MPPT 제어 방식 중 하나로서 P&O 방식이 사용될 수 있다. 다만, 메인 제어부(300) 및 서브 제어부(300)가 수행하는 MPPT 제어 방식이 반드시 P&O 방식만으로 제한되는 것은 아니며, 이외에도 InCond(Incremental Conductance) 방식 등 다양한 제어 방식이 사용될 수 있다. 메인 제어부(300) 및 서브 제어부(300')에는 P&O 방식, InCond 방식 등을 구현하기 위한 MPPT 제어 알고리즘이 미리 저장되어 있을 수 있다.

도 3a는 태양광 패널에 입사되는 일사량이 1kW/m²일 때 태양광 패널의 온도에 따라 변하는 태양광 패널의 P-V 곡선을 나타낸 도면이고, 도 3b는 태양광 패널의 온도가 25°C일 때 태양광 패널에 입사되는 일사량에 따라 변하는 태양광 패널의 P-V 곡선을 나타낸 도면이다.

도 3a 및 도 3b에서 전원부는 메인 전원부(100) 및 서브 전원부(100')를 가리키며, 또한 상기 전원부는 태양광 패널이다. 또한, 도 3a 및 도 3b에서 x축은 전원부(100, 100')의 출력전압이자, 컨버터부(200, 200')의 입력전압이고, y축은 전원부(100, 100')에서 생성되는 전력을 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 전원부(100, 100')의 온도와 전원부(100, 100')에 입사되는 일사량에 따라 전원부(100, 100')에서 생성되는 전력이 변하며, 제어부(300, 300')는 컨버터부(200, 200')의 입력전압이 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해지도록 컨버터부(200, 200')를 MPPT 제어한다.

메인 제어부(300)가 메인 컨버터부(200)를 MPPT 제어한 결과, 메인 컨버터부(200)의 입력전압이 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해질 경우, 메인 전원부(100)에서는 최대 전력이 생성될 수 있게 된다. 이와 마찬가지로, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어한 결과, 서브 컨버터부(200')의 입력전압이 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압과 동일해질 경우, 서브 전원부(100')에서는 최대 전력이 생성될 수 있게 된다.

다만, 실제 환경에서는 메인 제어부(300)가 메인 컨버터부(200)를 MPPT 제어하더라도, 메인 컨버터부(200)의 입력전압이 메인 전원부(100)의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압에 근사할 수는 있지만, 완전히 동일해지지 않는 경우가 있다. 이와 마찬가지로, 실제 환경에서는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하더라도, 서브 컨버터부(200')의 입력전압이 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압에 근사할 수는 있지만, 완전히 동일해지지 않는 경우가 있다.

게다가, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하여 서브 전원부(100')에서 최대 전력이 생성된다 하더라도, 상기 MPPT 제어에 따른 서브 전력 전달 경로를 통해 서브 전력이 부하로 전달되는 경우에 비해, 상기 MPPT 제어에 의하지 않는 바이패스 경로를 통해 서브 전력이 부하로 전달되는 경우가 오히려 더 높은 전력 전달 효율을 가져오는 경우가 있다.

도 4a 내지 도 4e는 도 1에 나타낸 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 경우에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압과 서브 컨버터부(200')의 출력전압과의 관계, 그리고 서브 전력이 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달될 때의 전력과 서브 전력이 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달될 때의 전력과의 관계를 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4e는 서브 전원부(100')의 온도가 25℃이고, 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량이 138W/m²일 때, 서브 전원부(100')의 P-V 곡선을 나타낸 도면이며, 각각의 도면에서 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout은 48V인 것으로 가정하였다.

우선, 도 4a는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp가 48V임을 나타낸 도면이다.

이때 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 56.09W이며, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어해서 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 서브 전력 전달 경로를 형성하도록 하여, 서브 전력 56.09W가 상기 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 53.29W의 전력이 전달된다.

이에 반해 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 서브 전력 56.09W가 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 55.53W의 전력이 전달된다.

이와 같이 MPPT 제어에 의한 서브 전력 전달 경로를 통해 서브 전력이 부하로 전달되는 경우에 비해, MPPT 제어에 의하지 않는 바이패스 경로를 통해 서브 전력이 부하로 전달되는 경우가 더 높은 전력 전달 효율을 나타내는 이유는, MPPT 제어 시에는, 서브 컨버터부(200')를 구성하는 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212~215)의 스위칭 손실 및 서브 벅-부스트 인덕터(211')의 코어 손실이 발생하기 때문이다.

다만, 도 4a의 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압(즉, 48V)과, 서브 컨버터부(200')의 출력전압(즉, 48V)가 서로 동일하기 때문에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 부하(10)로 전달되지 않는다. 즉, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 부하(10)로 전달되기 위해서는, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp가 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout에 비해 더 커야 한다.

다음으로, 도 4b를 참고하면, 도 4b는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp가 49V임을 나타낸 도면이다.

이때 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 56W이며, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 계속 MPPT 제어해서(이 경우 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 도 4a에 나타낸 바와 같이 56.09W가 됨) 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 서브 전력 전달 경로를 형성하도록 하여, 서브 전력 56.09W가 상기 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 53.29W의 전력이 전달된다.

이에 반해 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력 56W가 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 55.44W의 전력이 전달된다.

다음으로, 도 4c를 참고하면, 도 4c는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp가 50.5V임을 나타낸 도면이다.

이때 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 54.8W이며, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 계속 MPPT 제어해서(이 경우 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 도 4a에 나타낸 바와 같이 56.09W가 됨) 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 서브 전력 전달 경로를 형성하도록 하여, 서브 전력 56.09W가 상기 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 53.29W의 전력이 전달된다.

이에 반해 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력 54.8W가 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 54.25W의 전력이 전달된다.

마지막으로, 도 4d를 참고하면, 도 4d는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp가 51V임을 나타낸 도면이다.

이때 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 53.89W이며, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 계속 MPPT 제어해서(이 경우 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력은 도 4a에 나타낸 바와 같이 56.09W가 됨) 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 서브 전력 전달 경로를 형성하도록 하여, 서브 전력 56.09W가 상기 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 53.29W의 전력이 전달된다.

이에 반해 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력 53.89W가 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 경우에는, 부하(10)로 약 53.35W의 전력이 전달되게 되어, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 계속해서 MPPT 제어할 경우 부하(10)로 전달되는 전력량과 거의 동일해진다.

도 4a 내지 도 4d를 종합적으로 고려하면, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp(예를 들어, 48V, 49V, 50.5V, 51V)와 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout(예를 들어, 48V) 사이의 관계 설정을 통해, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 경우와 MPPT 제어를 수행하지 않는 경우 중에서, 어느 경우의 전력 전달 효율이 더 높은지가 결정될 수 있다.

즉, 도 4a 내지 도 4d와 함께 도 4e를 참고하면, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp(예를 들어, 48V, 49V, 50.5V, 51V)에서 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout(예를 들어, 48V)을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압(예를 들어, 3V)보다 작을 경우에는, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 경우에 비해 MPPT 제어를 수행하지 않는 경우가 전력 전달 효율이 더 높다. 여기서, 상기 기준전압은 서브 전원부(100')의 온도, 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량 및 서브 컨버터부(200')의 출력전압 중 적어도 어느 하나 이상에 따라 결정될 수 있으며, 이와 같은 기준전압은 서브 제어부(300')에 미리 설정되어 있을 수 있다.

서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어해서 서브 컨버터부(200')로 하여금 서브 전력 전달 경로를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 서브 전력 전달 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 수 있다. 이 경우 서브 전원부(100')의 온도와 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량에 따라 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 서브 컨버터부(200')의 입력전압이 변하게 된다.

한편, 서브 제어부(300')가 이와 같이 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 중에, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp에서 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S200).

서브 제어부(300')가 판단한 결과, 상기 서브 입력전압 Vmp에서 상기 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout을 감산한 값이 0 이하이거나, 미리 설정된 기준전압 이상일 경우, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 계속해서 MPPT 제어한다. 이는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 계속해서 수행하는 경우가 MPPT 제어를 수행하지 않는 경우에 비해 부하(10)로의 전력 전달 효율이 더 높기 때문이다. 즉, 이 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 서브 전력 전달 경로를 통해 부하로 전달될 때가 바이패스 경로를 통해 부하로 전달될 때에 비해 전력 전달 효율이 더 높다.

이에 반해, 서브 제어부(300')가 판단한 결과, 상기 서브 입력전압 Vmp에서 상기 서브 컨버터부(200')의 서브 출력전압 Vout을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다 작을 경우, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 한다(S300). 이는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하지 않고 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 경우가, 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 것에 비해 부하(10)로의 전력 전달 효율이 더 높기 때문이다. 즉, 이 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 바이패스 경로를 통해 부하로 전달될 때가 서브 전력 전달 경로를 통해 부하로 전달될 때에 비해 전력 전달 효율이 더 높다.

이와 같이 본 발명은 메인 전원부(100) 및 서브 전원부(100')에서 생성된 전력을 부하(10)로 전달함에 있어서, 서브 제어부(300')가 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압 Vmp에서 서브 컨버터부(200')의 출력전압 Vout을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다 작은지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어 여부를 결정하기 때문에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 부하(10)로 전달되는 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 메인 제어부(300)는 메인 컨버터부(200)를 계속해서 MPPT 제어한다. 만일, 메인 제어부(300)가 메인 컨버터부(200)를 MPPT 제어함에 따라 메인 컨버터부(200)에서 출력되는 메인 출력전력이, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않음에 따라 서브 컨버터부(200')에서 출력되는 서브 출력전력(이 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달됨)에 비해 더 클 경우에는, 서브 제어부(300') 역시 메인 제어부(300)와 마찬가지로 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하는 것이 전력 전달 효율 측면에서 더 유리하다.

이에 따라, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 하는 중에, 서브 제어부(300')는 메인 컨버터부(200)의 메인 출력전력 P_메인과 서브 컨버터부(200')의 서브 출력전력 P_서브를 비교할 수 있다(S400).

상기 S300 단계와 같이, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 컨버터부(200')로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 할 경우, 서브 제어부(300')는 현재 서브 전원부(100')의 온도와 현재 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량에 대한 서브 전원부(100')의 P-V 곡선의 최대 전력점에 해당하는 전압을 추종할 수 없다. 이에 따라, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')의 근방에 위치하는 메인 컨버터부(200)의 MPPT 제어를 통한 메인 출력전력 P_메인을 확인하고, 이를 서브 출력전력 P_서브와 비교해서 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어 여부를 결정한다.

여기서, 서브 제어부(300')는 도 1에 도시된 바와 같이 메인 컨버터부(200)의 출력단에 전기적으로 연결되어 메인 컨버터부(200)의 메인 출력전력을 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 서브 제어부(300')는 도 1에 도시된 바와 같이 서브 컨버터부(200')의 입력단에 전기적으로 연결되어 서브 컨버터부(200')의 서브 입력전력을 실시간으로 확인할 수 있으며, 상기 서브 입력전력에 소정의 비율(예를 들어, 0.99)을 곱함으로써 서브 컨버터부(200')의 서브 출력전력을 실시간으로 확인할 수 있다. 비록 도 1에는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 입력단에 전기적으로 연결된 것만이 도시되어 있으나, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')의 출력단에 전기적으로 연결되어 서브 컨버터부(200')의 서브 출력전력을 실시간으로 직접 확인할 수도 있다.

서브 제어부(300')가 비교한 결과, 상기 메인 출력전력이 상기 서브 출력전력 이하인 것으로 판단될 경우, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어하지 않으며, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 여전히 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 한다. 이는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하지 않고 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 것이, 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 것에 비해 부하(10)로의 전력 전달 효율이 더 높기 때문이다. 즉, 이 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 바이패스 경로를 통해 부하로 전달될 때가 서브 전력 전달 경로를 통해 부하로 전달될 때에 비해 전력 전달 효율이 더 높다.

이에 반해, 서브 제어부(300')가 비교한 결과, 상기 메인 출력전력이 상기 서브 출력전력보다 크다고 판단될 경우, 서브 제어부(300')는 서브 컨버터부(200')를 MPPT 제어해서 서브 전원부(100')의 온도와 서브 전원부(100')에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 서브 컨버터부(200')의 입력전압을 변화시킨다. 이는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 수행하는 것이 MPPT 제어를 수행하지 않는 것에 비해 부하(10)로의 전력 전달 효율이 더 높기 때문이다. 즉, 이 경우에는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 서브 전력 전달 경로를 통해 부하로 전달될 때가 바이패스 경로를 통해 부하로 전달될 때에 비해 전력 전달 효율이 더 높다.

이와 같이 본 발명은 메인 전원부(100) 및 서브 전원부(100')에서 생성된 전력을 부하(10)로 전달함에 있어서, 서브 제어부(300')가 메인 컨버터부(200)의 메인 출력전력 P_메인과 서브 컨버터부(200')의 서브 출력전력 P_서브를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어 여부를 결정하기 때문에, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 부하(10)로 전달되는 전력 전달 효율이 향상될 수 있게 된다.

예를 들어, 메인 전원부(100)의 근방에 1,000개 내지 10,000개의 서브 전원부(100')가 존재하고, 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')의 MPPT 제어를 위에서 설명한 바와 같이 선택적으로 수행한 결과, 하나의 서브 전원부(100')에서 부하(10)로 전달되는 전력량이 시간당 5W 더 증가된다고 가정하면, 하나의 메인 전원부(100) 및 복수의 서브 전원부(100')가 존재하는 전력 시스템은 시간당 5,000W 내지 50,000W의 전력을 부하(10)로 더 전달할 수 있게 된다.

다음으로 메인 컨버터부(200) 및 서브 컨버터부(200')의 구체적인 실시예 및 동작 원리에 대해 설명하기로 한다.

다시 도 1을 참고하면, 메인 컨버터부(200)는 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 승압 또는 강압하여 부하(10)에 전달하는 메인 벅-부스트 컨버터부(210)를 포함할 수 있다.

메인 벅-부스트 컨버터부(210)는 메인 벅-부스트 인덕터(211), 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212), 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213), 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214), 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 벅-부스트 인덕터(211)와 복수의 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212~215)는 H-브리지를 형성할 수 있다.

메인 벅-부스트 인덕터(211)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 입력전류에 의해 전기 에너지가 충전되는 구성이다.

제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)는 메인 벅-부스트 인덕터(211)의 일단과 메인 전원부(100)에 연결되고, 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)는 메인 벅-부스트 인덕터(211)의 타단과 부하(10)에 연결된다. 또한, 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)는 메인 벅-부스트 인덕터(211)의 일단과 접지에 연결되고, 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)는 메인 벅-부스트 인덕터(211)의 타단과 접지에 연결된다.

메인 벅-부스트 컨버터부(210)에 포함되는 복수의 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212~215)로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이 사용될 수 있다.

메인 제어부(300)가 복수의 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212~215)를 어떻게 제어하느냐에 따라서, 메인 벅-부스트 컨버터부(210)는 메인 입력전압을 승압시키는 부스트 컨버터로 동작할 수도 있고, 또는 메인 입력전압을 강압시키는 벅 컨버터로서 동작할 수도 있다.

예를 들어, 메인 벅-부스트 컨버터부(210)는, 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)가 항상 온으로 동작하고, 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)가 항상 오프로 동작하는 상태에서, 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)와 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)의 온오프 교번 동작에 의해 메인 입력전압이 승압되는 부스트 컨버터로서 동작할 수 있다.

구체적으로, 메인 제어부(300)는 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)를 온시키고, 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)를 오프시킨 상태에서, 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)와 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다.

제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)가 오프로 동작하고, 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)가 온으로 동작하는 동안, 메인 벅-부스트 인덕터(211)에 전기 에너지가 충전된다.

이후 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)가 온으로 동작하고, 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)가 오프로 동작하는 동안, 메인 벅-부스트 인덕터(211)에 충전된 에너지와 메인 전원부(100)로부터 출력되는 메인 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 메인 입력전압이 승압된다.

이와 같이 메인 제어부(300)는 메인 벅-부스트 컨버터부(210)를 MPPT 제어해서, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 메인 벅-부스트 컨버터부(210)에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

또는, 메인 벅-부스트 컨버터부(210)는, 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)가 항상 온으로 동작하고, 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)가 항상 오프로 동작하는 상태에서, 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)와 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)의 온오프 교번 동작에 의해 메인 입력전압이 강압되는 벅 컨버터로서 동작할 수 있다.

구체적으로, 메인 제어부(300)는 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213)를 온시키고, 제4 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(215)를 오프시킨 상태에서, 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)와 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다.

제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)가 온으로 동작하고, 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)가 오프로 동작하는 동안, 메인 벅-부스트 인덕터(211)에는 전기 에너지가 충전되며, 그와 동시에 부하(10)에 전력이 전달된다.

이후 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)가 오프로 동작하고, 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)가 온으로 동작하는 동안, 메인 벅-부스트 인덕터(211)에 충전된 에너지가 방출된다. 상기 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)와 제3 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(214)의 온오프 동작이 교번으로 반복되면서, 메인 전원부(100)에서 출력되는 입력전압은 강압되어 부하(10)로 전달된다.

이와 같이 메인 제어부(300)는 메인 벅-부스트 컨버터부(210)를 MPPT 제어해서, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 메인 벅-부스트 컨버터부(210)에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)은 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 저장하는 메인 입력측 저장부(C_a1)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 입력측 저장부(C_a1)의 일단은 메인 전원부(100) 및 제1 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(212)에 연결되고, 메인 입력측 저장부(C_a1)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 입력측 저장부(C_a1)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 메인 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 입력측 저장부(C_a1)는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)은 메인 벅-부스트 컨버터부(210)의 메인 출력전압을 저장하는 메인 출력측 저장부(C_a2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 출력측 저장부(C_a2)의 일단은 제2 메인 벅-부스트 컨버터 스위치(213) 및 부하(10)에 연결되고, 메인 출력측 저장부(C_a2)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 출력측 저장부(C_a2)는 메인 벅-부스트 컨버터부(210)의 메인 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 출력측 저장부(C_a2)는 커패시터를 포함할 수 있다.

한편, 서브 컨버터부(200')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 부하(10)에 전달하는 서브 벅-부스트 컨버터부(210')를 포함할 수 있다.

서브 벅-부스트 컨버터부(210')는 서브 벅-부스트 인덕터(211'), 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212'), 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213'), 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214'), 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 벅-부스트 인덕터(211')와 복수의 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212'~215')는 H-브리지를 형성할 수 있다.

서브 벅-부스트 인덕터(211')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류에 의해 전기 에너지가 충전되는 구성이다.

제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')는 서브 벅-부스트 인덕터(211')의 일단과 서브 전원부(100')에 연결되고, 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')는 서브 벅-부스트 인덕터(211')의 타단과 부하(10)에 연결된다. 또한, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')는 서브 벅-부스트 인덕터(211')의 일단과 접지에 연결되고, 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')는 서브 벅-부스트 인덕터(211')의 타단과 접지에 연결된다.

서브 벅-부스트 컨버터부(210')에 포함되는 복수의 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212'~215')로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET이 사용될 수 있다.

서브 제어부(300)가 복수의 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212~215)를 어떻게 제어하느냐에 따라서, 서브 벅-부스트 컨버터부(210')는 서브 입력전압을 승압시키는 부스트 컨버터로 동작할 수도 있고, 또는 서브 입력전압을 강압시키는 벅 컨버터로서 동작할 수도 있다.

예를 들어, 서브 벅-부스트 컨버터부(210')는, 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')가 항상 온으로 동작하고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')가 항상 오프로 동작하는 상태에서, 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')와 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')의 온오프 교번 동작에 의해 서브 입력전압이 승압되는 부스트 컨버터로서 동작할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')를 온시키고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')를 오프시킨 상태에서, 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')와 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다.

제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')가 오프로 동작하고, 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')가 온으로 동작하는 동안, 도 5a의 점선 방향으로 입력전류가 흘러 서브 벅-부스트 인덕터(211')에 전기 에너지가 충전된다.

이후 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')가 온으로 동작하고, 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')가 오프로 동작하는 동안, 도 5a의 실선 방향으로 입력전류가 흘러 서브 벅-부스트 인덕터(211')에 충전된 에너지와 서브 전원부(100')로부터 출력되는 서브 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 서브 입력전압이 승압된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 서브 벅-부스트 컨버터부(210')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 서브 벅-부스트 컨버터부(210')에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

또는, 서브 벅-부스트 컨버터부(210')는, 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')가 항상 온으로 동작하고, 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')가 항상 오프로 동작하는 상태에서, 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')와 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')의 온오프 교번 동작에 의해 서브 입력전압이 강압되는 부스트 컨버터로서 동작할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')를 온시키고, 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')를 오프시킨 상태에서, 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')와 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다.

제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')가 온으로 동작하고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')가 오프로 동작하는 동안, 도 5b에 점선으로 나타낸 바와 같이 입력전류가 흘러 서브 벅-부스트 인덕터(211')에는 전기 에너지가 충전되며, 그와 동시에 부하(10)에 전력이 전달된다.

이후 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')가 오프로 동작하고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')가 온으로 동작하는 동안, 도 5b에 실선으로 나타낸 바와 같이 입력전류가 흘러 서브 벅-부스트 인덕터(211')에 충전된 에너지가 방출된다. 상기 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')와 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')의 온오프 동작이 교번으로 반복되면서, 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전압은 강압되어 부하(10)로 전달된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 서브 벅-부스트 컨버터부(210')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 서브 벅-부스트 컨버터부(210')에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수도 있다.

한편, 서브 제어부(300')는 바이패스 경로를 형성하기 위해 서브 벅-부스트 컨버터부(210')를 MPPT 제어하지 않고, 단순히 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')와 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')를 온시키고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')와 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')를 오프시킬 수 있다.

이 경우 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류는 도 5c에 실선으로 나타낸 바와 같이 흐르게 된다. 이때 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212'), 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213'), 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214') 및 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')는 듀티비에 따라 교번으로 온오프되는 것이 아니라, 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')와 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213')는 온 상태를 유지하게 되고, 제3 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(214')와 제4 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(215')는 오프 상태를 유지하게 되며, 서브 벅-부스트 인덕터(211')는 단락 상태로 동작하게 된다. 이에 따라, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 서브 벅-부스트 컨버터부(210')에 의한 스위칭 손실, 코어 손실 등 없이 부하(10)에 그대로 전달되게 된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 서브 벅-부스트 컨버터부(210')를 MPPT 제어하지 않고 상기 서브 벅-부스트 컨버터부(210')로 하여금 바이패스 경로(즉, 도 5c의 실선 경로)를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 서브 벅-부스트 컨버터부(210')에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 부하(10)에 그대로 전달되는 바이패스 경로를 형성할 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)은 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 저장하는 서브 입력측 저장부(C_a1')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 입력측 저장부(C_a1')의 일단은 서브 전원부(100') 및 제1 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(212')에 연결되고, 서브 입력측 저장부(C_a1')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 입력측 저장부(C_a1')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 서브 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 입력측 저장부(C_a1')는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)은 서브 벅-부스트 컨버터부(210')의 서브 출력전압을 저장하는 서브 출력측 저장부(C_a2')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 출력측 저장부(C_a2')의 일단은 제2 서브 벅-부스트 컨버터 스위치(213') 및 부하(10)에 연결되고, 서브 출력측 저장부(C_a2')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 출력측 저장부(C_a2')는 서브 벅-부스트 컨버터부(210')의 서브 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 출력측 저장부(C_a2')는 커패시터를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은, 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 마찬가지로, 메인 전원부(100), 메인 컨버터부(200), 메인 제어부(300), 서브 전원부(100'), 서브 컨버터부(200') 및 서브 제어부(300')를 포함하며, 이들 구성이 수행하는 기능은 전술한 바와 동일하다. 도 6에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 비교해서 메인 컨버터부(200) 및 서브 컨버터부(200')의 세부 구성만 상이하므로, 이하에서는 이에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.

도 6를 참고하면, 메인 컨버터부(200)는 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 승압하여 부하(10)에 전달하는 제1 메인 부스트 컨버터부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 메인 부스트 컨버터부(220)는 제1 메인 부스트 인덕터(221), 제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222) 및 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)를 포함할 수 있다.

제1 메인 부스트 인덕터(221)의 일단은 메인 전원부(100)에 연결되고, 제1 메인 부스트 인덕터(221)의 타단은 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)의 일단에 연결되며, 메인 전원부(100)에서 출력되는 입력전류에 의해 전기에너지가 충전되는 구성이다.

제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222)는 부하(10)에서 제1 메인 부스트 인덕터(221) 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 구성이다. 제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222)로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)의 일단은 제1 메인 부스트 인덕터(221)의 타단과 제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222)의 일단에 연결되고, 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)의 타단은 접지에 연결된다. 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET이 사용될 수 있다.

메인 제어부(300)는 제1 메인 부스트 컨버터부(220)를 제어하는 구성으로서, 제1 메인 부스트 컨버터부(220)를 MPPT 제어하여, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 상기 제1 메인 부스트 컨버터부(220)에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 메인 제어부(300)는 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)가 온으로 동작하는 동안, 제1 메인 부스트 인덕터(221)에 전기 에너지가 충전된다. 이후 제1 메인 부스트 컨버터 스위치(223)가 오프로 동작하게 되면, 그 동안 제1 메인 부스트 인덕터(221)에 충전된 에너지와 메인 전원부(100)로부터 출력되는 메인 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 메인 입력전압이 승압된다.

이와 같이 메인 제어부(300)는 제1 메인 부스트 컨버터부(220)를 MPPT 제어해서, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 제1 메인 부스트 컨버터부(220)에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 저장하는 메인 입력측 저장부(C_b1)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 입력측 저장부(C_b1)의 일단은 메인 전원부(100) 및 제1 메인 부스트 인덕터(221)의 일단에 연결되고, 메인 입력측 저장부(C_b1)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 입력측 저장부(C_b1)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 메인 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 입력측 저장부(C_b1)는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 메인 벅-부스트 컨버터부(210)의 메인 출력전압을 저장하는 메인 출력측 저장부(C_b2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 출력측 저장부(C_b2)의 일단은 제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222)의 타단 및 부하(10)에 연결되고, 메인 출력측 저장부(C_b2)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 출력측 저장부(C_b2)는 제1 메인 부스트 컨버터부(220)의 메인 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 출력측 저장부(C_b2)는 커패시터를 포함할 수 있다.

한편, 서브 컨버터부(200')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 부하(10)에 전달하는 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 서브 부스트 컨버터부(220')는 제1 서브 부스트 인덕터(221'), 제1 서브 부스트 역전류 방지 소자(222') 및 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')를 포함할 수 있다.

제1 서브 부스트 인덕터(221')의 일단은 서브 전원부(100')에 연결되고, 제1 서브 부스트 인덕터(221')의 타단은 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')의 일단에 연결되며, 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류에 의해 전기에너지가 충전되는 구성이다.

제1 서브 부스트 역전류 방지 소자(222')는 부하(10)에서 제1 서브 부스트 인덕터(221') 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 구성이다. 제1 서브 부스트 역전류 방지 소자(222')로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')의 일단은 제1 서브 부스트 인덕터(221')의 타단과 제1 서브 부스트 역전류 방지 소자(222')의 일단에 연결되고, 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')의 타단은 접지에 연결된다. 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET이 사용될 수 있다.

서브 제어부(300')는 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 제어하는 구성으로서, 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 MPPT 제어하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 상기 제1 서브 부스트 컨버터부(220')에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')가 온으로 동작하는 동안, 도 7a의 실선 방향으로 입력전류가 흘러 제1 서브 부스트 인덕터(221')에 전기 에너지가 충전된다. 이후 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')가 오프로 동작하게 되면, 도 7a의 점선 방향으로 입력전류가 흘러 제1 서브 부스트 인덕터(221')에 충전된 에너지와 서브 전원부(100')로부터 출력되는 서브 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 서브 입력전압이 승압된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 제1 서브 부스트 컨버터부(220')에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

한편, 서브 제어부(300')는 바이패스 경로를 형성하기 위해 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 MPPT 제어하지 않고, 단순히 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')를 오프시킬 수 있다.

이 경우 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류는 도 7b에 실선으로 나타낸 바와 같이 흐르게 된다. 이때 제1 서브 부스트 컨버터 스위치(223')는 듀티비에 따라 교번으로 온오프되는 것이 아니라 오프 상태를 유지하게 되며, 제1 서브 부스트 인덕터(221')는 단락 상태로 동작하게 된다. 이에 따라, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 제1 서브 부스트 컨버터부(220')에 의한 스위칭 손실, 코어 손실 등 없이 부하(10)에 그대로 전달되게 된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 제1 서브 부스트 컨버터부(220')를 MPPT 제어하지 않고 상기 제1 서브 부스트 컨버터부(220')로 하여금 바이패스 경로(즉, 도 7b의 실선 경로)를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 제1 서브 부스트 컨버터부(220')에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 부하(10)에 그대로 전달되는 바이패스 경로를 형성할 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 저장하는 서브 입력측 저장부(C_b1')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 입력측 저장부(C_b1')의 일단은 서브 전원부(100') 및 제1 서브 부스트 인덕터(221')에 연결되고, 서브 입력측 저장부(C_b1')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 입력측 저장부(C_b1')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 서브 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 입력측 저장부(C_b1')는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 서브 벅-부스트 컨버터부(210')의 서브 출력전압을 저장하는 서브 출력측 저장부(C_b2')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 출력측 저장부(C_b2')의 일단은 제1 메인 부스트 역전류 방지 소자(222)의 타단 및 부하(10)에 연결되고, 서브 출력측 저장부(C_b2')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 출력측 저장부(C_b2')는 제1 서브 부스트 컨버터부(220')의 서브 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 출력측 저장부(C_b2')는 커패시터를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.

도 8에 나타낸 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000c)은, 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 마찬가지로, 메인 전원부(100), 메인 컨버터부(200), 메인 제어부(300), 서브 전원부(100'), 서브 컨버터부(200') 및 서브 제어부(300')를 포함하며, 이들 구성이 수행하는 기능은 전술한 바와 동일하다. 도 8에 나타낸 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000c)은 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 비교해서 메인 컨버터부(200) 및 서브 컨버터부(200')의 세부 구성만 상이하므로, 이하에서는 이에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.

도 8을 참고하면, 메인 컨버터부(200)는 메인 전원부(100)에 연결되는 제1 메인 스위칭부(230), 및 상기 제1 메인 스위칭부(230)에 연결되며 상기 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 강압하여 부하(10)에 전달하는 메인 벅 컨버터부(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 벅 컨버터부(240)는 메인 벅 컨버터 스위치(241), 메인 벅 역전류 방지 소자(242) 및 메인 벅 인덕터(243)를 포함할 수 있다.

메인 벅 컨버터 스위치(241)의 일단은 제1 메인 스위칭부(230)의 스위칭 동작에 따라 메인 전원부(100)에 연결되거나 메인 전원부(100)와의 연결이 차단되고, 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 타단은 제1 메인 스위칭부(230)의 스위칭 동작에 따라 메인 벅 역전류 방지 소자(242)에만 연결되거나, 메인 벅 역전류 방지 소자(242) 및 메인 벅 인덕터(243)의 타단에 연결될 수 있다. 메인 벅 컨버터 스위치(241)로는 MOSFET이 사용될 수 있다.

메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단은 제1 메인 스위칭부(230)의 스위칭 동작에 따라 접지에 연결되거나 메인 전원부(100)에 연결되고, 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 타단은 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 타단에 연결된다. 메인 벅 역전류 방지 소자(242)로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

메인 벅 인덕터(243)의 일단은 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 타단에 연결되고, 메인 벅 인덕터(243)의 타단은 부하(10)에 연결된다.

한편, 제1 메인 스위칭부(230)는 제1 메인 스위치(231), 제2 메인 스위치(232) 및 제3 메인 스위치(233)를 포함할 수 있다.

제1 메인 스위치(231)의 일단은 접지에 연결되고, 제1 메인 스위치(231)의 타단은 메인 제어부(300)에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단에 연결되거나 오프된다. 여기서, 제1 메인 스위치(231)가 오프된다는 의미는 제1 메인 스위치(231)의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

제2 메인 스위치(232)의 일단은 메인 전원부(100)에 연결되고, 제2 메인 스위치(232)의 타단은 메인 제어부(300)에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 일단에 연결되거나 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단에 연결된다.

제3 메인 스위치(233)의 일단은 메인 벅 인덕터(243)의 타단에 연결되고, 제3 메인 스위치(233)의 타단은 메인 제어부(300)에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 오프되거나 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 타단에 연결된다. 이때도 마찬가지로, 제3 메인 스위치(233)가 오프된다는 의미는 제3 메인 스위치(233)의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에서 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 타단에는 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단 및 메인 벅 인덕터(243)의 일단이 연결된다.

메인 제어부(300)는 제1 메인 스위칭부(230) 및 메인 벅 컨버터부(240)를 제어한다. 특히, 메인 제어부(300)는 메인 벅 컨버터부(240)를 MPPT 제어하여, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 상기 메인 벅 컨버터부(240)에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 메인 제어부(300)는 제1 메인 스위치(231)의 타단을 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단에 연결하여 상기 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단이 접지에 연결되도록 하고, 제2 메인 스위치(232)의 타단을 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 일단에 연결하여 메인 전원부(100)가 메인 벅 컨버터 스위치(241)와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 메인 제어부(300)는 제3 메인 스위치(233)의 타단을 오프시켜 메인 벅 컨버터 스위치(241)가 메인 벅 인덕터(243)를 통해 부하(10)에 연결되도록 할 수 있다.

이 경우 메인 제어부(300)는 메인 벅 컨버터 스위치(241)를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 메인 벅 컨버터 스위치(241)가 온으로 동작하는 동안, 메인 벅 인덕터(243)에 전기 에너지가 충전되는 동시에 부하(10)에 전력이 전달된다. 이후 메인 벅 컨버터 스위치(241)가 오프로 동작하게 되면, 메인 벅 인덕터(243)에 충전된 에너지가 방출되면서 메인 입력전압이 강압된다.

이와 같이 메인 제어부(300)는 제1 메인 스위칭부(230) 및 메인 벅 컨버터부(240)를 제어하되, 특히 메인 벅 컨버터부(240)를 MPPT 제어해서, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 메인 벅 컨버터부(240)에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000b)은 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 저장하는 메인 입력측 저장부(C_c1)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 입력측 저장부(C_c1)의 일단은 메인 벅 컨버터 스위치(241)의 일단에 연결되고, 메인 입력측 저장부(C_c1)의 타단은 메인 벅 역전류 방지 소자(242)의 일단에 연결될 수 있다. 메인 입력측 저장부(C_c1)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 메인 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 입력측 저장부(C_c1)는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000c)은 메인 벅-부스트 컨버터부(210)의 메인 출력전압을 저장하는 메인 출력측 저장부(C_c2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 출력측 저장부(C_c2)의 일단은 메인 벅 인덕터(243)의 타단 및 부하(10)에 연결되고, 메인 출력측 저장부(C_c2)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 출력측 저장부(C_c2)는 메인 벅 컨버터부(240)의 메인 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 출력측 저장부(C_c2)는 커패시터를 포함할 수 있다.

서브 컨버터부(200')는 서브 전원부(100')에 연결되는 제1 서브 스위칭부(230'), 및 상기 제1 서브 스위칭부(230')에 연결되며 상기 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 부하(10)에 전달하는 서브 벅 컨버터부(240')를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 벅 컨버터부(240')는 서브 벅 컨버터 스위치(241'), 서브 벅 역전류 방지 소자(242') 및 서브 벅 인덕터(243')를 포함할 수 있다.

서브 벅 컨버터 스위치(241')의 일단은 제1 서브 스위칭부(230')의 스위칭 동작에 따라 서브 전원부(100')에 연결되거나 서브 전원부(100')와의 연결이 차단되고, 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단은 제1 서브 스위칭부(230')의 스위칭 동작에 따라 서브 벅 역전류 방지 소자(242')에만 연결되거나, 서브 벅 역전류 방지 소자(242') 및 서브 벅 인덕터(243')의 타단에 연결될 수 있다. 서브 벅 컨버터 스위치(241')로는 MOSFET이 사용될 수 있다.

서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단은 제1 서브 스위칭부(230')의 스위칭 동작에 따라 접지에 연결되거나 서브 전원부(100')에 연결되고, 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 타단은 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단에 연결된다. 서브 벅 역전류 방지 소자(242')로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

서브 벅 인덕터(243')의 일단은 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단에 연결되고, 서브 벅 인덕터(243')의 타단은 부하(10)에 연결된다.

한편, 제1 서브 스위칭부(230')는 제1 서브 스위치(231'), 제2 서브 스위치(232') 및 제3 서브 스위치(233')를 포함할 수 있다.

제1 서브 스위치(231')의 일단은 접지에 연결되고, 제1 서브 스위치(231')의 타단은 서브 제어부(300')에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단에 연결되거나 오프된다. 여기서, 제1 서브 스위치(231')가 오프된다는 의미는 제1 서브 스위치(231')의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

제2 서브 스위치(232')의 일단은 서브 전원부(100')에 연결되고, 제2 서브 스위치(232')의 타단은 서브 제어부(300')에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 일단에 연결되거나 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단에 연결된다.

제3 서브 스위치(233')의 일단은 서브 벅 인덕터(243')의 타단에 연결되고, 제3 서브 스위치(233')의 타단은 서브 제어부(300')에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 오프되거나 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단에 연결된다. 이때도 마찬가지로, 제3 서브 스위치(233')가 오프된다는 의미는 제3 서브 스위치(233')의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에서 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단에는 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단 및 서브 벅 인덕터(243')의 일단이 연결된다.

서브 제어부(300')는 제1 서브 스위칭부(230') 및 서브 벅 컨버터부(240')를 제어한다. 특히, 서브 제어부(300')는 서브 벅 컨버터부(240')를 MPPT 제어하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 상기 서브 벅 컨버터부(240')에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제1 서브 스위치(231')의 타단을 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단에 연결하여 상기 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단이 접지에 연결되도록 하고, 제2 서브 스위치(232')의 타단을 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 일단에 연결하여 서브 전원부(100')가 서브 벅 컨버터 스위치(241')와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 서브 제어부(300')는 제3 서브 스위치(233')의 타단을 오프시켜 서브 벅 컨버터 스위치(241')가 서브 벅 인덕터(243')를 통해 부하(10)에 연결되도록 할 수 있다.

이 경우 서브 제어부(300')는 서브 벅 컨버터 스위치(241')를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 서브 벅 컨버터 스위치(241')가 온으로 동작하는 동안, 도 9a의 점선 방향으로 입력전류가 흘러 서브 벅 인덕터(243')에 전기 에너지가 충전되는 동시에 부하(10)에 전력이 전달된다. 이후 서브 벅 컨버터 스위치(241')가 오프로 동작하게 되면, 도 9a의 실선 방향으로 입력전류가 흘러 서브 벅 인덕터(243')에 충전된 에너지가 방출되면서 서브 입력전압이 강압된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 제1 서브 스위칭부(230') 및 서브 벅 컨버터부(240')를 제어하되, 특히 서브 벅 컨버터부(240')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 서브 벅 컨버터부(240')에 의해 강압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

한편, 서브 제어부(300')는 서브 벅 컨버터부(240')를 MPPT 제어하지 않고, 제1 서브 스위칭부(230') 및 서브 벅 컨버터부(240')를 단순 제어하여 바이패스 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제1 서브 스위치(231')의 타단을 오프시키고, 제2 서브 스위치(232')의 타단을 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단에 연결시키며, 제3 서브 스위치(233')의 타단을 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 타단에 연결시킬 수 있다. 또한, 서브 제어부(300')는 서브 벅 컨버터 스위치(241')를 오프시킬 수 있다.

이 경우 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류는 도 9b에 실선으로 나타낸 바와 같이 서브 벅 역전류 방지 소자(242')만을 거쳐 부하(10)에 전달된다. 이때 서브 벅 컨버터 스위치(241')는 듀티비에 따라 교번으로 온오프되는 것이 아니라 오프 상태를 유지하게 되며, 서브 벅 인덕터(243')로는 전류가 흐르지 않는다. 이에 따라, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 서브 벅 컨버터부(240')에 의한 스위칭 손실, 코어 손실 등 없이 부하(10)에 그대로 전달되게 된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 서브 벅 컨버터부(240')를 MPPT 제어하지 않고, 제1 서브 스위칭부(230') 및 서브 벅 컨버터부(240')를 제어하여, 제1 서브 스위칭부(230') 및 서브 벅 컨버터부(240')로 하여금 바이패스 경로(즉, 도 9b의 실선 경로)를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 서브 벅 컨버터부(240')에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 부하(10)에 그대로 전달되는 바이패스 경로를 형성할 수도 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000c)은 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 저장하는 서브 입력측 저장부(C_c1')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 입력측 저장부(C_c1')의 일단은 서브 벅 컨버터 스위치(241')의 일단에 연결되고, 서브 입력측 저장부(C_c1')의 타단은 서브 벅 역전류 방지 소자(242')의 일단에 연결될 수 있다. 서브 입력측 저장부(C_c1')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 서브 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 입력측 저장부(C_c1')는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 시스템(1000c)은 서브 벅-부스트 컨버터부(210')의 서브 출력전압을 저장하는 서브 출력측 저장부(C_c2')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 출력측 저장부(C_c2')의 일단은 서브 벅 인덕터(243')의 타단 및 부하(10)에 연결되고, 서브 출력측 저장부(C_c2')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 출력측 저장부(C_c2')는 서브 벅 컨버터부(240')의 서브 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 출력측 저장부(C_c2')는 커패시터를 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템을 나타낸 도면이다.

도 10에 나타낸 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d)은, 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 마찬가지로, 메인 전원부(100), 메인 컨버터부(200), 메인 제어부(300), 서브 전원부(100'), 서브 컨버터부(200') 및 서브 제어부(300')를 포함하며, 이들 구성이 수행하는 기능은 전술한 바와 동일하다. 도 10에 나타낸 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d)은 도 1에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 시스템(1000a)과 비교해서 메인 컨버터부(200) 및 서브 컨버터부(200')의 세부 구성만 상이하므로, 이하에서는 이에 대해서 중점적으로 설명하기로 한다.

도 10을 참고하면, 메인 컨버터부(200)는 메인 전원부(100)에 연결되는 제2 메인 스위칭부(250), 및 상기 제2 메인 스위칭부(250)에 연결되며 상기 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 승압하여 부하(10)에 전달하는 제2 메인 부스트 컨버터부(260)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 메인 부스트 컨버터부(260)는 제2 메인 부스트 인덕터(261), 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262) 및 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)를 포함할 수 있다.

제2 메인 부스트 인덕터(261)의 일단은 제2 메인 스위칭부(250)의 스위칭 동작에 따라 메인 전원부(100)에 연결되거나 메인 전원부(100)와의 연결이 차단되고, 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 타단은 제2 메인 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 메인 전원부(100)에 연결되거나 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)에 연결된다. 제2 메인 부스트 인덕터(261)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 입력전류에 의해 전기에너지가 충전될 수 있다.

제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)의 일단은 제2 메인 스위칭부(250)의 스위칭 동작에 따라 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 타단에 연결되거나 메인 전원부(100)에 연결된다. 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)의 타단은 접지에 연결된다. 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET이 사용될 수 있다.

제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)의 일단은 제2 메인 스위칭부(250)의 스위칭 동작에 따라 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 타단 및 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)의 일단에 연결된다. 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)의 타단은 부하(10)에 연결된다. 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)는 부하(10)로부터 제2 메인 부스트 인덕터(261) 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지한다. 이를 위해 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

한편, 제2 메인 스위칭부(250)는 제4 메인 스위치(251) 및 제5 메인 스위치(252)를 포함할 수 있다.

제4 메인 스위치(251)의 일단은 메인 전원부(100)에 연결되고, 제4 메인 스위치(251)의 타단은 메인 제어부(300)에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 일단에 연결되거나 오프된다. 여기서, 제4 메인 스위치(251)가 오프된다는 의미는 제4 메인 스위치(251)의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

제5 메인 스위치(252)의 일단은 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)의 일단 및 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)의 일단에 연결되고, 제5 메인 스위치(252)의 타단은 메인 제어부(300)에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 메인 전원부(100)에 연결되거나 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 타단에 연결된다.

메인 제어부(300)는 제2 메인 스위칭부(250) 및 제2 메인 부스트 컨버터부(260)를 제어한다. 특히, 메인 제어부(300)는 제2 메인 부스트 컨버터부(260)를 MPPT 제어하여, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 상기 제2 메인 부스트 컨버터부(260)에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 메인 제어부(300)는 제4 메인 스위치(251)의 타단을 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 일단에 연결하고, 제5 메인 스위치(252)의 타단을 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 타단에 연결할 수 있다.

이 경우 메인 제어부(300)는 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)가 온으로 동작하는 동안, 제2 메인 부스트 인덕터(261)에 전기 에너지가 충전된다. 이후 제2 메인 부스트 컨버터 스위치(262)가 오프로 동작하게 되면, 그 동안 제2 메인 부스트 인덕터(261)에 충전된 에너지와 메인 전원부(100)로부터 출력되는 메인 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 메인 입력전압이 승압된다.

이와 같이 메인 제어부(300)는 제2 메인 스위칭부(250) 및 제2 메인 부스트 컨버터부(260)를 제어하되, 특히 제2 메인 부스트 컨버터부(260)를 MPPT 제어해서, 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압이 제2 메인 부스트 컨버터부(260)에 의해서 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 메인 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d)은 메인 전원부(100)에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 저장하는 메인 입력측 저장부(C_d1)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 입력측 저장부(C_d1)의 일단은 제2 메인 부스트 인덕터(261)의 일단에 연결되고, 메인 입력측 저장부(C_d1)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 입력측 저장부(C_d1)는 메인 전원부(100)에서 출력되는 메인 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 입력측 저장부(C_d1)는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d)은 메인 벅-부스트 컨버터부(210)의 메인 출력전압을 저장하는 메인 출력측 저장부(C_d2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 출력측 저장부(C_d2)의 일단은 제2 메인 부스트 역전류 방지 소자(263)의 일단 및 부하(10)에 연결되고, 메인 출력측 저장부(C_d2)의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 메인 출력측 저장부(C_d2)는 제2 메인 부스트 컨버터부(260)의 메인 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 메인 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 메인 출력측 저장부(C_d2)는 커패시터를 포함할 수 있다.

서브 컨버터부(200')는 서브 전원부(100')에 연결되는 제2 서브 스위칭부(250'), 및 상기 제2 서브 스위칭부(250')에 연결되며 상기 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 승압하여 부하(10)에 전달하는 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 서브 부스트 컨버터부(260')는 제2 서브 부스트 인덕터(261'), 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262') 및 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')를 포함할 수 있다.

제2 서브 부스트 인덕터(261')의 일단은 제2 서브 스위칭부(250')의 스위칭 동작에 따라 서브 전원부(100')에 연결되거나 서브 전원부(100')와의 연결이 차단되고, 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 타단은 제2 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 서브 전원부(100')에 연결되거나 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')에 연결된다. 제2 서브 부스트 인덕터(261')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류에 의해 전기에너지가 충전될 수 있다.

제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')의 일단은 제2 서브 스위칭부(250')의 스위칭 동작에 따라 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 타단에 연결되거나 서브 전원부(100')에 연결된다. 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')의 타단은 접지에 연결된다. 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')로는, 예를 들어 반도체 스위치인 MOSFET이 사용될 수 있다.

제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')의 일단은 제2 서브 스위칭부(250')의 스위칭 동작에 따라 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 타단 및 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')의 일단에 연결된다. 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')의 타단은 부하(10)에 연결된다. 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')는 부하(10)로부터 제2 서브 부스트 인덕터(261') 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지한다. 이를 위해 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')로는 다이오드, FET 등의 소자가 사용될 수 있다.

한편, 제2 서브 스위칭부(250')는 제4 서브 스위치(251') 및 제5 서브 스위치(252')를 포함할 수 있다.

제4 서브 스위치(251')의 일단은 서브 전원부(100')에 연결되고, 제4 서브 스위치(251')의 타단은 서브 제어부(300')에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 일단에 연결되거나 오프된다. 여기서, 제4 서브 스위치(251')가 오프된다는 의미는 제4 서브 스위치(251')의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 의미한다.

제5 서브 스위치(252')의 일단은 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')의 일단 및 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')의 일단에 연결되고, 제5 서브 스위치(252')의 타단은 서브 제어부(300')에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 서브 전원부(100')에 연결되거나 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 타단에 연결된다.

서브 제어부(300')는 제2 서브 스위칭부(250') 및 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 제어한다. 특히, 서브 제어부(300')는 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 MPPT 제어하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 상기 제2 서브 부스트 컨버터부(260')에 의해 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제4 서브 스위치(251')의 타단을 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 일단에 연결하고, 제5 서브 스위치(252')의 타단을 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 타단에 연결할 수 있다.

이 경우 서브 제어부(300')는 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')를 MPPT 제어 알고리즘에 의한 듀티비에 따라 교번으로 온오프시킬 수 있다. 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')가 온으로 동작하는 동안, 도 11a의 실선 방향으로 입력전류가 흘러 제2 서브 부스트 인덕터(261')에 전기 에너지가 충전된다. 이후 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')가 오프로 동작하게 되면, 도 11a의 점선 방향으로 입력전류가 흘러 제2 서브 부스트 인덕터(261')에 충전된 에너지와 서브 전원부(100')로부터 출력되는 서브 입력전류가 동시에 부하(10)로 전달되면서 서브 입력전압이 승압된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 제2 서브 스위칭부(250') 및 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 제어하되, 특히 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 MPPT 제어해서, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 제2 서브 부스트 컨버터부(260')에 의해서 승압되는 과정을 거쳐 부하(10)로 전달되는 서브 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.

한편, 서브 제어부(300')는 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 MPPT 제어하지 않고, 제2 서브 스위칭부(250') 및 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 단순 제어하여 바이패스 경로를 형성할 수 있다.

구체적으로, 서브 제어부(300')는 제4 서브 스위치(251')의 타단을 오프시키고, 제5 서브 스위치(252')의 타단을 서브 전원부(100')에 연결시킬 수 있다. 또한, 서브 제어부(300')는 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')를 오프시킬 수 있다.

이 경우 서브 전원부(100')에서 출력되는 입력전류는 도 11b에 실선으로 나타낸 바와 같이 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')만을 거쳐 부하(10)에 전달된다. 이때 제2 서브 부스트 컨버터 스위치(262')는 듀티비에 따라 교번으로 온오프되는 것이 아니라 오프 상태를 유지하게 되며, 제2 서브 부스트 인덕터(261')로는 전류가 흐르지 않는다. 이에 따라, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 제2 서브 부스트 컨버터부(260')에 의한 스위칭 손실, 코어 손실 등 없이 부하(10)에 그대로 전달되게 된다.

이와 같이 서브 제어부(300')는 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 MPPT 제어하지 않고, 제2 서브 스위칭부(250') 및 제2 서브 부스트 컨버터부(260')를 제어하여, 제2 서브 스위칭부(250') 및 제2 서브 부스트 컨버터부(260')로 하여금 바이패스 경로(즉, 도 11b의 실선 경로)를 형성하도록 하여, 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 부하(10)로 전달되도록 할 수 있다. 즉, 서브 제어부(300')는 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압이 제2 서브 부스트 컨버터부(260')에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 부하(10)에 그대로 전달되는 바이패스 경로를 형성할 수도 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d)은 서브 전원부(100')에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 저장하는 서브 입력측 저장부(C_d1')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 입력측 저장부(C_d1')의 일단은 제2 서브 부스트 인덕터(261')의 일단에 연결되고, 서브 입력측 저장부(C_d1')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 입력측 저장부(C_d1')는 서브 전원부(100')에서 출력되는 서브 입력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 입력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 입력측 저장부(C_d1')는 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 시스템(1000d')은 서브 벅-부스트 컨버터부(210')의 서브 출력전압을 저장하는 서브 출력측 저장부(C_d2')를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 출력측 저장부(C_d2')의 일단은 제2 서브 부스트 역전류 방지 소자(263')의 일단 및 부하(10)에 연결되고, 서브 출력측 저장부(C_d2')의 타단은 접지에 연결될 수 있다. 서브 출력측 저장부(C_d2')는 제2 서브 부스트 컨버터부(260')의 서브 출력전압에 노이즈가 끼거나 상기 서브 출력전압이 흔들리는 상황에서 부하(10)에 안정적인 직류전압이 공급될 수 있도록 하는 역할을 하며, 이를 위해 서브 출력측 저장부(C_d2')는 커패시터를 포함할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

예를 들어, 위에서는 서브 제어부(300')가 서브 컨버터부(200')에 대한 MPPT 제어를 선택적으로 수행하는 모습으로서 S100 단계, S200단계, S300 단계 및 S400 단계가 순차적으로 진행되는 것으로 설명했지만, 경우에 따라서는 S300 단계가 먼저 진행되고, 그 이후에 S400 단계, S100 단계 및 S200 단계가 순차적으로 진행될 수도 있다.

또한, 위에서는 메인 컨버터부(200)와 서브 컨버터부(200')가 서로 동일한 소자를 가지고 구성된 것으로 설명하였으나, 메인 컨버터부(200)와 서브 컨버터부(200')는 서로 상이한 소자를 가지고 구성될 수도 있다. 예를 들어, 메인 컨버터부(200)는 제1 실시예와 같이 구성되고, 서브 컨버터부(200')는 제2 실시예와 같이 구성될 수도 있는 것이며, 또는 메인 컨버터부(200)는 제4 실시예와 같이 구성되고, 서브 컨버터부(200')는 제3 실시예와 같이 구성될 수도 있는 것이다.

또한, 위에서는 제어부(300, 300')가 컨버터부(200,200')를 제어해서 전력 전달 경로 및 바이패스 경로를 형성하는 4가지 실시예에 대해 설명하였으나, 이는 단순히 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 전력 전달 경로 및 바이패스 경로를 형성하는 실시예는 상기 4가지 실시예만으로 한정되는 것이 아니라 그 외에도 얼마든지 다양하게 구현될 수 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주 안에 속한다고 할 것이다.

100: 메인 전원부 100': 서브 전원부
200: 메인 컨버터부 200': 서브 컨버터부
210: 메인 벅-부스트 컨버터부 210': 서브 벅-부스트 컨버터부
220: 제1 메인 부스트 컨버터부 220': 제1 서브 부스트 컨버터부
230: 제1 메인 스위칭부 230': 제1 서브 스위칭부
240: 메인 벅 컨버터부 240': 서브 벅 컨버터부
250: 제2 메인 스위칭부 250': 제2 서브 스위칭부
260: 제2 메인 부스트 컨버터부 260': 제2 서브 부스트 컨버터부
300: 메인 제어부 300': 서브 제어부

Claims

메인 전력을 생성하는 메인 전원부;
입력단은 상기 메인 전원부에 연결되고, 출력단은 부하에 연결되며, 상기 메인 전원부에서 생성되는 메인 전력의 메인 입력전압을 변환하여 상기 부하에 전달하는 메인 컨버터부;
상기 메인 컨버터부를 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어해서, 상기 메인 전원부의 온도와 상기 메인 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 메인 전원부에서 생성되는 메인 전력이 최대값이 되도록 상기 메인 컨버터부의 입력전압을 변화시키는 메인 제어부;
서브 전력을 생성하는 서브 전원부;
입력단은 상기 서브 전원부에 연결되고, 출력단은 상기 부하에 연결되며, 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력의 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 서브 컨버터부; 및
상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시키거나, 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 서브 제어부;를 포함하고,
상기 서브 컨버터부는,
상기 서브 전원부에 연결되는 제1 서브 스위칭부; 및
상기 제1 서브 스위칭부에 연결되며, 상기 서브 입력전압을 상기 부하에 전달하는 서브 벅 컨버터부;를 포함하며,
상기 서브 제어부는,
상기 제1 서브 스위칭부 및 상기 서브 벅 컨버터부를 제어하여,
상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅 컨버터부에 의해 강압되는 과정을 거쳐 상기 부하로 전달되도록 하거나,
상기 서브 입력전압이 상기 서브 벅 컨버터부에 의해 변환되는 과정을 거치지 않고 상기 부하로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서브 제어부가 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시키는 중에, 상기 서브 입력전압에서 상기 서브 컨버터부의 서브 출력전압을 감산한 값이 0보다 크고 미리 설정된 기준전압보다는 작다고 판단할 경우,
상기 서브 제어부는 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 상기 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 것을 특징으로 하는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서브 제어부가 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고, 상기 서브 컨버터부로 하여금 상기 바이패스 경로를 형성하도록 하여, 상기 서브 전력이 상기 바이패스 경로를 통해 상기 부하로 전달되도록 하는 중에, 상기 메인 컨버터부의 메인 출력전력이 상기 서브 컨버터부의 서브 출력전력보다 크다고 판단할 경우,
상기 서브 제어부는 상기 서브 컨버터부를 MPPT 제어해서, 상기 서브 전원부의 온도와 상기 서브 전원부에 입사되는 일사량에 따라 상기 서브 전원부에서 생성되는 서브 전력이 최대값이 되도록 상기 서브 컨버터부의 입력전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 서브 벅 컨버터부는,
일단이 상기 제1 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 서브 전원부에 연결되거나 상기 서브 전원부와의 연결이 차단되는 서브 벅 컨버터 스위치;
일단은 상기 제1 서브 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 접지에 연결되거나 상기 서브 전원부에 연결되고, 타단은 상기 서브 벅 컨버터 스위치의 타단에 연결되는 서브 벅 역전류 방지 소자; 및
일단은 상기 서브 벅 컨버터 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 상기 부하에 연결되는 서브 벅 인덕터;를 포함하는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘을 구비한 전력 시스템.
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