KR102412053B1 - Integrated operating system for capacitive deionization module, method thereof and computer readable medium - Google Patents

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Abstract

축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템, 이의 제어 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 기록매체가 제공된다. 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템은, 축전식 탈염 모듈과, 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비와, 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈과, 주변 설비 및 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는 단일의 프로세서를 포함할 수 있다.An integrated operation system for a capacitive desalination module, a control method thereof, and a computer-readable recording medium are provided. The integrated operation system of the capacitive desalination module provides raw water to the capacitive desalination module and the capacitive desalination module, and concentrates the production water from which ionic substances are removed by the capacitive desalination module or concentration containing the removed ionic substances. Surrounding facilities that receive and store water, a bidirectional power conversion module that applies purified power and water discharge power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in raw water, and a single unit that controls the surrounding facilities and the bidirectional power conversion module It may include a processor.

Description

축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템, 이의 제어 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 기록매체{INTEGRATED OPERATING SYSTEM FOR CAPACITIVE DEIONIZATION MODULE, METHOD THEREOF AND COMPUTER READABLE MEDIUM}Integrated operation system for capacitive desalination module, its control method, and computer-readable recording medium

본 출원은, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템, 이의 제어 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 기록매체에 관한 것이다.The present application relates to an integrated operation system of a capacitive desalination module, a control method thereof, and a computer-readable recording medium.

축전식 탈염 기술(Capacitive DeIonization, CDI)은 전기 흡착 기술의 일종으로, 전극에 전위를 인가하였을 때 전극 표면에 형성되는 전기 이중층에서의 흡착 반응에 의해 이온성 물질들이 전극 표면으로 이동하며 흡착되며(이온 흡착 반응), 전극의 흡착 용량이 한계에 다다르면 하전된 전극을 단락시켜 이온성 물질들을 탈착(이온 탈착 반응)시킴으로써 전극을 재생시키게 된다.Capacitive DeIonization (CDI) is a kind of electro-adsorption technology. When an electric potential is applied to the electrode, the ionic substances move and adsorb to the electrode surface by the adsorption reaction in the electric double layer formed on the electrode surface ( ion adsorption reaction), when the adsorption capacity of the electrode reaches its limit, the electrode is regenerated by short-circuiting the charged electrode to desorb ionic materials (ion desorption reaction).

이처럼 전기 흡착 기술은 전극의 전위만을 변화시켜 이온들을 흡, 탈착 시킬 수 있기 때문에 운전이 매우 간편하고 또한 인가되는 전위가 전기분해가 일어나지 않는 낮은 전압에서 운전되기 때문에 에너지 소모량이 기존의 탈염공정에 비해 현저히 줄일 수 있는 특징이 있다.As such, the electro-adsorption technology is very easy to operate because it can absorb and desorb ions by changing only the potential of the electrode. Also, since the applied potential is operated at a low voltage where electrolysis does not occur, the energy consumption is lower than that of the existing desalination process. There are features that can be significantly reduced.

하지만, 기존 축전식 탈염 모듈에서는 전극에 이온성 물질이 흡착된 후 전극을 재생할 때는 하전된 전극을 단락시켜 저항을 통해 열에너지로 소모시키게 되므로 에너지 회수가 되지 못하여 전력 손실이 발생되거나 저항의 발열로 인한 화재의 위험이 있다.However, in the existing capacitive desalination module, when the electrode is regenerated after the ionic material is adsorbed to the electrode, the charged electrode is short-circuited and consumed as thermal energy through the resistor. There is a risk of fire.

또한, 기존 축전식 탈염 모듈을 포함한 시스템은 그리드(grid)로부터 AC 전원을 인가받아 DC 전원으로 변환하고, 전기적 절연과 전압 크기를 맞추기 위해 다시 DC/DC 전력 변환이 이루어지므로, 전력 변환을 제어하는 프로세서와, 축전식 탈염 모듈의 주변 설비, 예를 들면, 이송 펌프, 각종 밸브들이나 센서 등을 제어하는 프로세서가 별개로 구성된다.In addition, the system including the existing capacitive desalination module receives AC power from the grid and converts it to DC power, and since DC/DC power conversion is performed again to match the electrical insulation and voltage size, it is possible to control the power conversion. The processor and the peripheral equipment of the capacitive desalination module, for example, a transfer pump, and a processor for controlling various valves or sensors are configured separately.

따라서, 2 종류의 프로세서를 사용해야 하므로 전체 시스템의 가격이 상승하고, 프로세서들 간은 별도 통신을 통해 명령을 주고 받아야 하므로 통신 이상 등이 발생할 경우 시스템의 신뢰성이 떨어지며, 신호 간의 지연 등으로 인해 제어 응답성도 떨어지는 문제점이 있다. Therefore, since two types of processors must be used, the price of the entire system rises, and since commands must be exchanged between processors through separate communication, the reliability of the system decreases when communication abnormalities occur, and control response due to delay between signals, etc. There is a problem with the sexuality dropping.

한국공개특허 제2011-0071701호('전기 흡착 탈이온 장치', 공개일:2011년06월29일)Korean Patent Application Laid-Open No. 2011-0071701 ('Electrosorption deionization device', publication date: June 29, 2011)

본 발명은, 통신 이상 등을 방지하여 시스템의 신뢰성을 높이고, 신호 간의 지연 등을 방지하여 제어 응답성을 높일 수 있음과 동시에 전력 효율을 높일 수 있는 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템, 이의 제어 방법 및 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체를 제공한다.The present invention provides an integrated operation system for a capacitive desalination module capable of increasing system reliability by preventing communication abnormalities, improving control responsiveness by preventing a delay between signals, etc. and increasing power efficiency, and a control method thereof and a computer-readable recording medium.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 축전식 탈염 모듈; 상기 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 상기 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비; 상기 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 상기 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈; 및 상기 주변 설비 및 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는 단일의 프로세서;를 포함하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a capacitive desalination module; a peripheral facility for providing raw water to the capacitive desalination module, and receiving and storing the production water from which the ionic material has been removed by the capacitive desalination module or the concentrated water containing the removed ionic material; a bidirectional power conversion module for applying purified water power and waste water power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in the raw water; and a single processor for controlling the peripheral equipment and the bidirectional power conversion module;

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 축전식 탈염 모듈과, 상기 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 상기 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비와, 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 상기 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈을 포함하는 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법에 있어서, 정수 모드에서, 상기 주변 설비의 생산수 밸브를 개방하는 한편 상기 주변 설비의 이송 펌프를 동작시키고, 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하여 축전식 탈염 모듈에 상기 정수 전원을 기 설정된 제1 인가 시간 동안 인가하는 단계; 및 퇴수 모드에서, 상기 주변 설비의 생산수 밸브를 폐쇄하는 한편 상기 주변 설비의 농축수 밸브를 개방하고, 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하여 상기 축전식 탈염 모듈에 상기 퇴수 전원을 기 설정된 제2 인가 시간 동안 인가하는 단계;를 포함하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the capacitive desalination module, and the capacitive desalination module to provide raw water, and the capacitive desalination module, the ionic material is removed by the production water or the removed ionic material is included An integrated operation system of a capacitive desalination module comprising a peripheral facility for receiving and storing concentrated water, and a bidirectional power conversion module for applying purified water and wastewater power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in raw water In the control method of , in the purified mode, the water valve of the peripheral equipment is opened while the transfer pump of the peripheral equipment is operated, and the water purification power is preset to the capacitive desalination module by controlling the bidirectional power conversion module. applying for a first application time; and in the water discharge mode, while closing the production water valve of the surrounding facility, opening the concentrated water valve of the surrounding facility, and controlling the bi-directional power conversion module to apply a preset second application of the water discharge power to the capacitive desalination module It provides a control method of the integrated operation system of the capacitive desalination module, including; applying for a period of time.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium in which a program for executing the method in a computer is recorded.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일의 프로세서를 통해 축전식 탈염 모듈의 주변 설비 및 양방향 전력 변환 모듈을 제어함으로써, 통신 이상 등을 방지하여 시스템의 신뢰성을 높이고, 신호 간의 지연 등을 방지하여 제어 응답성을 높일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by controlling the peripheral facilities of the capacitive desalination module and the bidirectional power conversion module through a single processor, communication abnormality is prevented, thereby increasing the reliability of the system, and controlling the delay between signals Responsiveness can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 교류 전원으로 회생시켜 에너지를 회수함으로써, 전력 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is an advantage in that the power efficiency can be increased by converting the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module into an AC voltage in the water discharge mode and regenerating it into an AC power source to recover energy.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템에 포함된 양방향 전력 변환 모듈의 회로도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템에 포함된 주변 설비이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템에 포함된 단일 프로세서의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 제어 모드를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈을 이용한 에너지 회생 장치의 정수 모드의 파형도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈을 이용한 에너지 회생 장치의 퇴수 모드의 파형도이다.
도 8a은 기존 단방향 전력 변환 장치에 의한 운전시 전압 및 전류 파형을 도시한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양방향 전력 변환 장치에 의한 운전시 전압 및 전류 파형을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
1 is a block diagram of an integrated operation system of a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
3A is a circuit diagram of a bidirectional power conversion module included in an integrated operation system of a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
Figure 3b is a peripheral equipment included in the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a single processor included in the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
5 shows a control mode of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
6 is a waveform diagram of a water purification mode of an energy regeneration device using a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
7 is a waveform diagram of a drain mode of an energy regeneration device using a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.
8A is a diagram illustrating voltage and current waveforms during operation by a conventional unidirectional power conversion device.
8B is a diagram illustrating voltage and current waveforms during operation by the bidirectional power conversion device according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a control method of an integrated operation system of a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited only to the embodiments described below. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of an integrated operation system 100 of a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템(100)은, 축전식 탈염 모듈(120)과, 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 축전식 탈염 모듈(120)에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈(110)과, 축전식 탈염 모듈(120)로 원수를 제공하고, 축전식 탈염 모듈(120)에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비(130)와, 주변 설비(130) 및 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어하는 하는 단일의 프로세서(140)을 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1 , the integrated operation system 100 of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention includes a capacitive desalination module 120 and a power storage to remove ionic substances in raw water. A bidirectional power conversion module 110 for applying purified power and drain power to the type desalination module 120, and a capacitive desalination module 120 to provide raw water, and the capacitive desalination module 120 to convert ionic substances A single processor 140 for controlling the peripheral equipment 130 and the peripheral equipment 130 and the bidirectional power conversion module 110 to receive and store the removed production water or concentrated water containing the removed ionic material. may include

특히 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상술한 양방향 전력 변환 모듈(110)은 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈 양단(120)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 교류 전원(10)(즉, 계통 전원, Grid)으로 회생시킬 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, the above-described bidirectional power conversion module 110 converts the DC voltage of both ends 120 of the capacitive desalination module into an AC voltage in the drain mode to convert the AC power supply 10 (that is, the grid power) , Grid) can be regenerated.

한편, 도 2는 상술한 도 1에 도시된 축전식 탈염 모듈(120)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.On the other hand, Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the capacitive desalination module 120 shown in Figure 1 described above.

축전식 탈염 모듈(Capacitive DeIonization, CDI)(120)은 전극에 전위를 인가하였을 때 전극 표면에 형성되는 전기 이중층에서의 흡착 반응에 의해 이온성 물질들이 전극 표면으로 이동하며 흡착되며, 전극의 흡착 용량이 한계에 다다르면 하전된 전극을 방전시켜 이온성 물질들을 탈착시킴으로써 전극을 재생시키게 된다.In the capacitive deionization module (CDI) 120 , ionic materials are moved and adsorbed to the electrode surface by an adsorption reaction in the electric double layer formed on the electrode surface when a potential is applied to the electrode, and the adsorption capacity of the electrode When this limit is reached, the electrode is regenerated by discharging the charged electrode and desorbing the ionic material.

구체적으로, 우선 정수 모드에는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 양전극(121a)에 양전위를, 음전극(121b)에 음전위를 인가하면, 원수(W1) 내의 음이온들(122)는 양전극(121a)에, 원수(W1) 내의 양이온들(123)은 음전극(121b)에 흡착하게 된다('이온 흡착 반응'이라 함).Specifically, first, in the water purification mode, as shown in FIG. 2A , when a positive potential is applied to the positive electrode 121a and a negative potential is applied to the negative electrode 121b, the negative ions 122 in the raw water W1 are the positive electrode At 121a, the positive ions 123 in the raw water W1 are adsorbed to the negative electrode 121b (referred to as 'ion adsorption reaction').

이후 퇴수 모드에서는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 양전극(121a)에는 음전위를, 음전극(121b)에는 양전위를 인가하거나 또는 전극(121a, 121b)을 단락시키게 되며, 이때 전극(121a, 121b)에 흡착된 이온성 물질들은 전극(121a, 121b)으로부터 탈착하게 된다('이온 탈착 반응'이라 함).Then, in the withdrawal mode, as shown in (b) of FIG. 2 , a negative potential is applied to the positive electrode 121a and a positive potential is applied to the negative electrode 121b, or the electrodes 121a and 121b are short-circuited. At this time, the electrode ( The ionic materials adsorbed to 121a and 121b are desorbed from the electrodes 121a and 121b (referred to as 'ion desorption reaction').

이후, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 이온성 물질들을 포함하는 농축수(W2)가 외부로 배출될 수 있다.Thereafter, as shown in (c) of FIG. 2, the concentrated water W2 containing ionic substances may be discharged to the outside.

본 발명에서는 상술한 이온 탈착 반응시에 전극(121a, 121b)을 단락시키는 대신에 축전식 탈염 모듈(120) 하전된 전극(121a, 121b)에 의한 직류 전압을 교류 전원(10)으로 회생시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, instead of short-circuiting the electrodes 121a and 121b during the above-described ion desorption reaction, the DC voltage by the charged electrodes 121a and 121b of the capacitive desalination module 120 is regenerated into the AC power supply 10. characterized.

이와 별도로, 극성 변환 모듈(도 3의 330 참조, 후술함)을 두어 퇴수 모드에서 DC 링크 커패시터(도 3의 320 참조, 후술함)의 직류 전압의 극성을 변환하여 축전식 탈염 모듈(120)에 제공함으로써 축전식 탈염 모듈(120)에 부착된 잔류 이온을 완전히 제거할 수도 있음은 물론이다.Separately, a polarity conversion module (see 330 in FIG. 3, to be described later) is placed to convert the polarity of the DC voltage of the DC link capacitor (refer to 320 in FIG. 3, to be described later) in the withdrawal mode to the capacitive desalination module 120 Of course, it is also possible to completely remove the residual ions attached to the capacitive desalination module 120 by providing.

도 3a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템(100)에 포함된 양방향 전력 변환 모듈(110)의 회로도이다.3A is a circuit diagram of the bidirectional power conversion module 110 included in the integrated operation system 100 of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

상술한 양방향 전력 변환 모듈(110)은, 정수 모드에는 교류 전원(10)으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 정수 전원을 축전식 탈염 모듈(120)에 공급하며, 퇴수 모드에서는 축전식 탈염 모듈(120) 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 퇴수 전원을 교류 전원(10)으로 회생시킬 수 있다.The above-described bidirectional power conversion module 110 supplies the purified power converted from the AC voltage supplied from the AC power supply 10 to a DC voltage to the capacitive desalination module 120 in the water purification mode, and in the evacuation mode, capacitive desalination The drain power obtained by converting the DC voltage at both ends of the module 120 into the AC voltage may be regenerated into the AC power supply 10 .

구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 양방향 전력 변환 모듈(110)은 절연용 변압기(312)와, 절연용 변압기(312)의 1차측 전압(Vpri)을 형성하는 제1 모듈(311)과, 절연용 변압기(312)의 2차측 전압(Vsec)을 형성하는 제2 모듈(313)과, 제2 모듈(313)과 축전식 탈염 모듈(도 1의 120 참조) 사이에 배치되어 직류 전압을 저장하는 DC 링크 커패시터(320)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 모듈(311), 절연용 변압기(312), 제2 모듈(313)을 포함하는 회로(310)는 메인 모듈이다.Specifically, as shown in FIG. 3A , the bidirectional power conversion module 110 includes a first module 311 for forming an insulation transformer 312 and a primary side voltage Vpri of the insulation transformer 312 and , is disposed between the second module 313 and the second module 313 and the capacitive desalination module (see 120 in FIG. 1) for forming the secondary side voltage (Vsec) of the insulation transformer 312 to obtain a DC voltage It may be configured to include a DC link capacitor 320 to store. The circuit 310 including the first module 311 , the isolation transformer 312 , and the second module 313 is a main module.

상술한 제1 모듈(312)은, 제1 상부 스위치(T1) 및 제2 상부 스위치(T2)로 구성된 한 쌍의 상부 스위치(T1, T2)와, 한 쌍의 상부 스위치(T1, T2)와 직렬 연결된 제1 하부 스위치(B1) 및 제2 하부 스위치(B2)로 구성된 한 쌍의 하부 스위치(B1, B2)와, 2개의 전압 분배용 커패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.The above-described first module 312 includes a pair of upper switches T1 and T2 composed of a first upper switch T1 and a second upper switch T2, and a pair of upper switches T1 and T2 and It may include a pair of lower switches B1 and B2 including the first lower switch B1 and the second lower switch B2 connected in series, and two voltage division capacitors C1 and C2.

한편, 제2 모듈(313)은, 병렬 연결된 제1 레그(T3, B3) 및 제2 레그(T4, B4)를 포함하는 풀 브리지 구조로, 제1 레그(T3, B3)는 직렬 연결된 제3 상부 스위치(T3)와 제3 하부 스위치(B3)로 구성되고, 제2 레그(T4, B4)는 직렬 연결된 제4 상부 스위치(T4)와 제4 하부 스위치(B4)로 구성될 수 있다.Meanwhile, the second module 313 has a full-bridge structure including first legs T3 and B3 and second legs T4 and B4 connected in parallel, and the first legs T3 and B3 are third connected in series. It may include an upper switch T3 and a third lower switch B3, and the second legs T4 and B4 may include a fourth upper switch T4 and a fourth lower switch B4 connected in series.

한편, 극성 변환 모듈(330)은 병렬 연결된 제3 레그(T5, B5) 및 제4 레그(T6, B6)를 포함하는 풀 브리지 구조로, 제3 레그(T5, B5)는 직렬 연결된 제5 상부 스위치(T5)와 제5 하부 스위치(B5)로 구성되고, 제4 레그(T6, B6)는 직렬 연결된 제6 상부 스위치(T6)와 제6 하부 스위치(B6)로 구성되며, 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈(120)에 부착된 잔류 이온을 제거하기 위해 DC 링크 커패시터(320)의 직류 전압의 극성을 변환하여 축전식 탈염 모듈(120)에 제공할 수 있다.On the other hand, the polarity conversion module 330 has a full-bridge structure including a third leg (T5, B5) and a fourth leg (T6, B6) connected in parallel, the third leg (T5, B5) is a fifth upper part connected in series It is composed of a switch T5 and a fifth lower switch B5, and the fourth legs T6 and B6 are composed of a sixth upper switch T6 and a sixth lower switch B6 connected in series, and the power storage in the drain mode In order to remove residual ions attached to the type desalination module 120 , the polarity of the DC voltage of the DC link capacitor 320 may be changed and provided to the capacitive desalination module 120 .

한편, 미설명된 도면부호 340은 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성된 L-C 필터이며, CT2는 축전식 탈염 모듈(120)로 흐르는 전류(Io)를 측정하는 전류 센서이며, CT1는 교류 전원(10)에서 흐르는 전류(Is)를 측정하는 전류 센서이며, SPD(Serge Protection Device)는 서지 보호 디바이스이며, GRID FUSE는 과전류를 방지하는 퓨즈이며, RY_GRID는 일종의 릴레이이며, CO는 입력단의 커패시터이며, ACL은 입력단의 인덕터를 의미한다.On the other hand, undescribed reference numeral 340 is an L-C filter composed of an inductor (L) and a capacitor (C), CT2 is a current sensor that measures the current (Io) flowing to the capacitive desalination module 120, CT1 is an AC power source It is a current sensor that measures the current (Is) flowing in (10), SPD (Serge Protection Device) is a surge protection device, GRID FUSE is a fuse that prevents overcurrent, RY_GRID is a kind of relay, CO is a capacitor at the input terminal, and , ACL means the inductor of the input stage.

한편, 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템에 포함된 주변 설비이다.On the other hand, Figure 3b is a peripheral equipment included in the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

도 3b에 도시된 바와 같이, 주변 설비(130)는 원수를 저장하는 원수 저장 탱크(131)와, 원수 저장 탱크(131)에 저장된 원수를 축전식 탈염 모듈(120)로 공급하는 이송 펌프(132)와, 축전식 탈염 모듈(120)로 공급된 원수로부터 이온성 물질이 제거된 생산수를 제공받아 저장하는 생산수 저장 탱크(134)와, 축전식 탈염 모듈(120)에 의해 제거된 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 농축수 저장 탱크(135)와, 축전식 탈염 모듈(120)과 생산수 저장 탱크 사이에 구비된 생산수 밸브(V2)와, 축전식 탈염 모듈(120)과 농축수 저장 탱크 사이에 구비된 농축수 밸브(V3)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3B , the peripheral equipment 130 includes a raw water storage tank 131 for storing raw water, and a transfer pump 132 for supplying raw water stored in the raw water storage tank 131 to the capacitive desalination module 120 . ), the production water storage tank 134 for receiving and storing the product water from which ionic substances have been removed from the raw water supplied to the capacitive desalination module 120, and the ionicity removed by the capacitive desalination module 120 A concentrated water storage tank 135 for receiving and storing concentrated water containing a substance, a production water valve V2 provided between the capacitive desalination module 120 and the production water storage tank, and a capacitive desalination module 120 ) and the concentrated water valve (V3) provided between the concentrated water storage tank may be included.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 필터(133)와 축전식 탈염 모듈(120)에는 필터 밸브(V1)가 더 구비될 수 있으며, 필터(133)와 축전식 탈염 모듈(120), 그리고 축전식 탈염 모듈(120)과 생산수 저장 탱크(134) 사이에는 흐르는 액체의 유량을 측정하기 위한 유량 측정 센서(Flow Transmitter, FT)와, 액체의 전기 전도도를 측정하기 위한 전도도 센서(ConducTivity sensor, CT)가 더 구비되며, 축전식 탈염 모듈(120)과 농축수 저장 탱크(135) 사이에도 액체의 전기 전도도를 측정하기 위한 전도도 센서(CT)가 더 구비될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the filter 133 and the capacitive desalination module 120 may further include a filter valve V1, the filter 133 and the capacitive desalination module 120, and Between the capacitive desalination module 120 and the production water storage tank 134, a flow measuring sensor (Flow Transmitter, FT) for measuring the flow rate of the flowing liquid, and a conductivity sensor for measuring the electrical conductivity of the liquid (ConducTivity sensor, CT) is further provided, and a conductivity sensor (CT) for measuring the electrical conductivity of the liquid may be further provided between the capacitive desalination module 120 and the concentrated water storage tank 135 .

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템에 포함된 단일의 프로세서(140)의 블록도로, 양방향 전력 변환 모듈을 제어하기 위한 것이다.Meanwhile, FIG. 4 is a block diagram of a single processor 140 included in the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention, for controlling the bidirectional power conversion module.

도 1, 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 단일의 프로세서(140)는 정수 모드에서 절연용 변압기(312)의 1차측 전압(Vpri)의 위상이 2차측 전압(Vsec)의 위상보다 기 설정된 위상차(Phase Shift, PS)만큼 앞서도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어하며, 퇴수 모드에서는 절연용 변압기(312)의 2차측 전압(Vsec)의 위상이 1차측 전압(Vpri)의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어할 수 있다. 상술한 위상차(PS)는 '외부 레그 위상차(outer leg phase shift)'로도 지칭될 수 있다.1, 3A and 4, the single processor 140 has a phase of the primary voltage (Vpri) of the isolation transformer 312 in the integer mode is higher than the phase of the secondary voltage (Vsec). Controls the bidirectional power conversion module 110 to advance by the set phase shift (PS), and in the withdrawal mode, the phase of the secondary voltage (Vsec) of the isolation transformer 312 is higher than the phase of the primary voltage (Vpri) It is possible to control the bidirectional power conversion module 110 to advance by a preset phase difference (PS). The above-described phase difference PS may also be referred to as an 'outer leg phase shift'.

여기서, 기 설정된 위상차는 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.Here, the preset phase difference may be determined according to Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020046762427-pat00001
Figure 112020046762427-pat00001

여기서, PS는 기 설정된 위상차, Vs*는 교류 전압(Vs)의 지령치, Ts는 스위칭 주기, n은 절연용 변압기(312)의 턴비, Vdc는 DC 링크 커패시터(320)의 전압 크기일 수 있다.Here, PS is a preset phase difference, Vs * is a command value of the AC voltage (Vs), Ts is a switching period, n is a turn ratio of the insulation transformer 312 , and Vdc may be a voltage level of the DC link capacitor 320 .

이를 위해 단일의 프로세서(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.For this purpose, a single processor 140 may be configured as shown in FIG. 4 .

구체적으로, 모드 선택 스위치(403)는 전류 모드를 위해 축전식 탈염 모듈(120)에 흐르는 전류(Io)와 전류 지령치(Io*)간의 오차를 입력받거나 또는 전압 모드를 위해 축전식 탈염 모듈(120)의 직류 전압(Vo)과 직류 전압 지령치(Vo*) 간의 오차를 선택적으로 입력받을 수 있다.Specifically, the mode selection switch 403 receives an error between the current (Io) and the current command value (Io * ) flowing through the capacitive desalination module 120 for the current mode or the capacitive desalination module 120 for the voltage mode. ) between the DC voltage Vo and the DC voltage command value Vo * can be selectively input.

PI 제어기(404)는 모드 선택 스위치(403)로부터 출력되는 신호를 입력받아 유효 전력의 전류 크기(Id*)를 출력할 수 있다.The PI controller 404 may receive a signal output from the mode selection switch 403 and output a current magnitude (Id * ) of the active power.

승산기(406)는 PLL(Plase Locked Loop)(405)을 통해 얻은 교류 전압(Vs)의 위상에 사인 함수(sin wt)를 곱한 값과 위에서 구한 전류 크기(Id*)를 곱하여 교류 전류의 지령치(Is*)를 얻을 수 있다.The multiplier 406 multiplies the value obtained by multiplying the phase of the AC voltage Vs obtained through the PLL (Place Locked Loop) 405 by the sine function (sin wt) and the current magnitude (Id * ) obtained above to obtain the command value of the AC current ( Is * ) can be obtained.

오차 연산기(407)는 승산기(406)로부터 출력되는 교류 전류의 지령치(Is*)와 실제 교류 전류(Is)간의 오차를 연산할 수 있다.The error calculator 407 may calculate an error between the command value Is * of the AC current output from the multiplier 406 and the actual AC current Is.

교류 전류의 지령치(Is*)와 실제 교류 전류(Is)간의 오차는 비례 공진 제어기(PR)를 통해 교류 전원의 지령치(Vs*)로 변환될 수 있다.The error between the command value Is * of the AC current and the actual AC current Is may be converted into a command value Vs * of the AC power source through the proportional resonance controller PR.

이후, 교류 전원의 지령치(Vs*)는 위상차 연산부(409)로 입력되며, 위상차 연산부(409)는 상술한 수학식 1에 의해 위상차(PS)를 연산할 수 있다.Thereafter, the command value Vs * of the AC power is input to the phase difference calculating unit 409 , and the phase difference calculating unit 409 may calculate the phase difference PS by Equation 1 described above.

한편, 스위칭 로직(410)에서는 위에서 구한 위상차(PS)와 교류 전원(Vs)의 부호에 기초하여 양방향 전력 변환 모듈(110)의 제1 모듈(311)의 스위치들(T1, B1, T2, B2)을 스위칭하기 위한 스위칭 신호(ST1, SB1, ST2, SB2)와 제2 모듈(313)의 스위치들(T3, B3, T4, B4)을 스위칭하기 위한 스위칭 신호(ST31, SB31, ST4, SB4)을 생성할 수 있다. 스위칭 신호들(ST1, SB1, ST2, SB2, ST31, SB31, ST4, SB4)을 생성하는 로직은 상술한 수학식 1 및 다음과 같이 동작하도록 제어될 수 있는 한 다양한 방법으로 구현 가능하며(가장 단순하게는 ST1 신호를 기준으로 타이머를 이용하여 구현될 수 있음), 본 발명에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.On the other hand, in the switching logic 410, the switches T1, B1, T2, B2 of the first module 311 of the bidirectional power conversion module 110 based on the signs of the phase difference PS and the AC power Vs obtained above. ) for switching the switching signals ST1, SB1, ST2, SB2 and the switching signals ST31, SB31, ST4, SB4 for switching the switches T3, B3, T4, and B4 of the second module 313 can create The logic for generating the switching signals ST1, SB1, ST2, SB2, ST31, SB31, ST4, SB4 can be implemented in various ways as long as it can be controlled to operate as in Equation 1 and the following (the simplest (may be implemented using a timer based on the ST1 signal), a detailed description thereof will be omitted in the present invention.

구체적으로, 단일의 프로세서(140)는 제1 모듈(311)의 제1 상부 스위치(T1)와 제1 하부 스위치(B1), 그리고 제2 상부 스위치(T2)와 제2 하부 스위치(B2)를 상보적으로 스위칭하며, 제2 모듈(313)의 제1 레그(T3, B3)를 구성하는 제3 상부 스위치(T3) 및 제3 하부 스위치(B3), 그리고 제2 레그(T4, B4)를 구성하는 제4 상부 스위치(T4) 및 제4 하부 스위치(B4)를 상보적으로 스위칭할 수 있다.Specifically, the single processor 140 operates the first upper switch T1 and the first lower switch B1, and the second upper switch T2 and the second lower switch B2 of the first module 311 . Complementarily switching, the third upper switch (T3) and the third lower switch (B3) constituting the first legs (T3, B3) of the second module 313, and the second legs (T4, B4) The fourth upper switch (T4) and the fourth lower switch (B4) constituting it may be complementary switched.

또한, 본 발명에서 제1 레그(T3, B3)를 구성하는 제3 상부 스위치(T3) 및 제3 하부 스위치(B3)의 스위칭 신호의 위상과 제2 레그(T4, B4)를 구성하는 제4 상부 스위치(T4) 및 제4 하부 스위치(B4)의 스위칭 신호의 위상 간의 위상차('내부 레그 위상차(inner leg phase shift'라 함)는, 위에서 구한 위상차(PS)의 1/2의 값을 가지도록 스위칭될 수 있다.In addition, in the present invention, the phase of the switching signal of the third upper switch (T3) and the third lower switch (B3) constituting the first leg (T3, B3) and the fourth constituting the second leg (T4, B4) The phase difference between the phases of the switching signals of the upper switch T4 and the fourth lower switch B4 (referred to as 'inner leg phase shift') has a value of 1/2 of the phase difference PS obtained above. can be switched to

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일의 프로세서(140)는 도 3b에 도시된 주변 설비를 더 제어할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the single processor 140 may further control the peripheral equipment shown in FIG. 3B .

구체적으로, 도 1 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 단일의 프로세서(140)는, 정수 모드에서, 생산수 밸브(V2)를 개방하는 한편 이송 펌프(132)를 동작시키고, 축전식 탈염 모듈(120)에 정수 전원을 기 설정된 제1 인가 시간 동안 인가할 수 있다(이때 필터 밸브(V1)는 개방 상태임). Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3B, a single processor 140, in the water purification mode, opens the production water valve V2 while operating the transfer pump 132, and operates the capacitive desalination module ( The purified water power may be applied to 120 ) for a preset first application time (in this case, the filter valve V1 is in an open state).

또한, 단일의 프로세서(140)는, 퇴수 모드에서, 생산수 밸브(V2)를 폐쇄하는 한편 농축수 밸브(V3)를 개방하고, 축전식 탈염 모듈(120)에 퇴수 전원을 기 설정된 제2 인가 시간 동안 인가할 수 있다. In addition, the single processor 140 closes the production water valve V2 and opens the concentrated water valve V3 in the water discharge mode, and applies a second preset water discharge power to the capacitive desalination module 120 . may be granted for a period of time.

또한, 단일의 프로세서(140)는, 축적된 유량(유량 측정 센서(FT)를 통해 측정됨)이 기 설정된 유량을 초과하거나 또는 원수의 전기 전도도(원수 저장 탱크(131) 내의 전기 전도도)가 기 설정된 값을 초과하는 경우 중 적어도 하나의 조건에서 축전식 탈염 모듈(120)을 정수 모드로 동작시킬 수 있다.In addition, the single processor 140 may be configured such that the accumulated flow rate (measured through the flow measurement sensor FT) exceeds a preset flow rate or the electrical conductivity of the raw water (electrical conductivity in the raw water storage tank 131) is too high. The capacitive desalination module 120 may be operated in the water purification mode under at least one condition of exceeding the set value.

또한, 단일의 프로세서(140)는, 제2 인가 시간이 경과하면, 농축수 밸브(V3)를 폐쇄함과 동시에 이송 펌프(132)의 전원을 오프시킬 수 있다.Also, when the second application time elapses, the single processor 140 may close the concentrated water valve V3 and simultaneously turn off the power of the transfer pump 132 .

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 제어 모드를 도시한 것이다. On the other hand, Figure 5 shows a control mode of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제어 모드는 전류 모드(CC(+), CC(-))와 전압 모드(CV)로 구분되어 제어될 수 있다. 전류 모드 중 CC(+)는 부하 전류(Io)가 (+)로 교류 전원(Vs)에서 축전식 탈염 모듈(120)로 에너지가 공급되는 모드이며, 전류 제어 모듀 중 CC(-)는 부하 전류(Io)가 (-)로 축전식 탈염 모듈(120)에서 교류 전원(Vs)으로 에너지가 회생되는 모드일 수 있다.As shown in FIG. 5 , the control mode according to an embodiment of the present invention may be divided into a current mode (CC(+), CC(-)) and a voltage mode (CV) to be controlled. In the current mode, CC(+) is a mode in which the load current (Io) is (+) and energy is supplied from the AC power supply (Vs) to the capacitive desalination module 120. In the current control mode, CC(-) is the load current (Io) may be a mode in which energy is regenerated from the capacitive desalination module 120 to the AC power source (Vs) as (-).

즉, 단일의 프로세서(140)는 정수 모드 축전식 탈염 모듈(120)에 일정한 직류 전류(Io)가 제공되도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 전류 모드(CC(+))로 제어하되, 축전식 탈염 모듈(120)의 양단의 전압(Vo)이 목표 전압에 도달하면 축전식 탈염 모듈(120)에 일정한 직류 전압이 인가되도록 전압 모드(CV)로 제어하며, 퇴수 모드에서는 축전식 탈염 모듈(120)로부터 일정한 직류 전류(Io)가 출력되도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 전류 모드(CC(-))로 제어할 수 있다.That is, the single processor 140 controls the bidirectional power conversion module 110 in the current mode (CC(+)) so that a constant direct current (Io) is provided to the water purification mode capacitive desalination module 120, but the capacitive type When the voltage Vo at both ends of the desalination module 120 reaches the target voltage, it is controlled in the voltage mode (CV) so that a constant DC voltage is applied to the capacitive desalination module 120, and in the drain mode, the capacitive desalination module 120 ) to output a constant direct current (Io) from the bidirectional power conversion module 110 can be controlled in the current mode (CC(-)).

한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 정수 모드의 파형도로, (a)는 절연용 변압기의 1차측 전압(Vpri) 파형, 절연용 변압기의 2차측 전압(Vsec) 파형, IL는 절연용 변압기의 1차측으로 흐르는 전류 파형이며, (b)는 교류 전압(Vs)의 부호가 (+)인 경우의 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)의 파형이며, (c)는 교류 전압(Vs)의 부호가 (-)인 경우의 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)의 파형이며, (d)는 스위치(T3, B3, T4, B4)에 대한 스위칭 신호(ST3, SB3, ST4, SB4)이다. 도 6에서는 데드 타임을 고려하여 스위칭 신호를 생성하였다.On the other hand, Figure 6 is a waveform diagram of the water purification mode of the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention, (a) is the primary side voltage (Vpri) waveform of the insulation transformer, the secondary side of the insulation transformer Voltage (Vsec) waveform, IL is the current waveform flowing to the primary side of the insulation transformer, (b) is the switching of the switches (T1, T2, B1, B2) when the sign of the AC voltage (Vs) is (+) Waveforms of the signals ST1, ST2, SB1, SB2, (c) is the switching signal ST1, ST2, of the switches T1, T2, B1, B2 when the sign of the AC voltage Vs is (-) Waveforms of SB1 and SB2, (d) is the switching signals ST3, SB3, ST4, and SB4 for the switches T3, B3, T4, and B4. In FIG. 6, a switching signal is generated in consideration of the dead time.

도 6에 도시된 바와 같이, 단일의 프로세서(140)는 교류 전압(Vs)의 부호에 따라 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)를 제어하며, 교류 전원(10)으로부터 축전식 탈염 모듈(120)로 전력을 공급할 때, 즉 정수 모드에는 절연용 변압기의 1차측 전압(Vpri)의 위상이 2차측 전압(Vsec)의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 스위칭됨을 알 수 있다.6, the single processor 140 controls the switching signals ST1, ST2, SB1, SB2 of the switches T1, T2, B1, B2 according to the sign of the AC voltage Vs, When power is supplied from the AC power supply 10 to the capacitive desalination module 120, that is, in the water purification mode, the phase of the primary voltage (Vpri) of the insulation transformer is a preset phase difference (PS) from the phase of the secondary voltage (Vsec) ), it can be seen that it is switched to advance by

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 퇴수 모드의 파형도로, (a)는 절연용 변압기의 1차측 전압(Vpri) 파형, 절연용 변압기의 2차측 전압(Vsec) 파형, IL는 절연용 변압기의 1차측으로 흐르는 전류 파형이며, (b)는 교류 전압(Vs)의 부호가 (+)인 경우의 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)의 파형이며, (c)는 교류 전압(Vs)의 부호가 (-)인 경우의 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)의 파형이며, (d)는 스위치(T3, B3, T4, B4)에 대한 스위칭 신호(ST3, SB3, ST4, SB4)이다. 도 7에서는 데드 타임을 고려하여 스위칭 신호를 생성하였다.On the other hand, Figure 7 is a waveform diagram of the discharge mode of the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention, (a) is a primary side voltage (Vpri) waveform of the insulation transformer, the secondary side of the insulation transformer Voltage (Vsec) waveform, IL is the current waveform flowing to the primary side of the insulation transformer, (b) is the switching of the switches (T1, T2, B1, B2) when the sign of the AC voltage (Vs) is (+) Waveforms of the signals ST1, ST2, SB1, SB2, (c) is the switching signal ST1, ST2, of the switches T1, T2, B1, B2 when the sign of the AC voltage Vs is (-) Waveforms of SB1 and SB2, (d) is the switching signals ST3, SB3, ST4, and SB4 for the switches T3, B3, T4, and B4. In FIG. 7, a switching signal is generated in consideration of the dead time.

도 7에 도시된 바와 같이, 단일의 프로세서(140)는 교류 전압(Vs)의 부호에 따라 스위치(T1, T2, B1, B2)의 스위칭 신호(ST1, ST2, SB1, SB2)를 제어하며, 교류 전원(10)으로부터 축전식 탈염 모듈(120)로 전력을 공급할 때, 즉 퇴수 모드에서는 절연용 변압기의 2차측 전압(Vsec)의 위상이 1차측 전압(Vpri)의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 스위칭됨을 알 수 있다.7, the single processor 140 controls the switching signals ST1, ST2, SB1, SB2 of the switches T1, T2, B1, B2 according to the sign of the AC voltage Vs, When power is supplied from the AC power supply 10 to the capacitive desalination module 120, that is, in the withdrawal mode, the phase of the secondary voltage (Vsec) of the insulation transformer is a preset phase difference (PS) than the phase of the primary voltage (Vpri) ), it can be seen that it is switched to advance by

마지막으로, 도 8a은 기존 단방향 전력 변환 장치에 의한 운전시 전압 및 전류 파형을 도시한 도면이며, 도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양방향 전력 변환 장치에 의한 운전시 전압 및 전류 파형을 도시한 도면이다.Finally, FIG. 8A is a diagram illustrating voltage and current waveforms during operation by a conventional unidirectional power conversion device, and FIG. 8B illustrates voltage and current waveforms during operation by a two-way power conversion device according to an embodiment of the present invention. it is one drawing

도 8a에 도시된 바와 같이, 기존 단방향 전력 변환 장치에 의한 운전시, 쇼트구간이 존재하며 모드의 전환(정수에서 퇴수 또는 퇴수에서 정수) 간에 과도상태의 전류변동을 억제시키기 위해 저항을 통해 에너지를 소모시키는 동작이 필요하다. 그리고, 정수구간이든 퇴수 구간이든 전압과 전류의 곱이 항상 양(+)임으로 에너지를 소모하는 구간임을 알 수 있다. As shown in FIG. 8A, during operation by the existing one-way power conversion device, a short section exists and energy is transferred through a resistor to suppress the current fluctuation in the transient state between mode changes (from integer to drain or from drain to integer). Consume action is required. And, it can be seen that the product of voltage and current is always positive (+) whether it is an integer section or a drain section, so it is a section that consumes energy.

반면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양방향 전력 변환 장치에 의한 운전시, 퇴수구간의 전압과 전류의 곱이 음(-)으로 되는 것을 볼 수 있고 이는 전력이 반대로 흘러(즉 계통으로 에너지가 회수) 에너지가 공급되는 것을 알 수 있다. 그리고 모든 전환 간의 과도상태에서의 전류 피크가 없이 부드럽게 천이가 이루어짐을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 8B , it can be seen that the product of the voltage and the current in the discharge section becomes negative (-) during operation by the bidirectional power conversion device according to the embodiment of the present invention, which is the power flows in the opposite direction. (that is, energy is recovered to the system) It can be seen that energy is supplied. And it can be seen that there is no current peak in the transient state between all transitions, and the transition is made smoothly.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일의 프로세서를 통해 축전식 탈염 모듈의 주변 설비 및 양방향 전력 변환 모듈을 제어함으로써, 통신 이상 등을 방지하여 시스템의 신뢰성을 높이고, 신호 간의 지연 등을 방지하여 제어 응답성을 높일 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, by controlling the peripheral facilities of the capacitive desalination module and the bidirectional power conversion module through a single processor, communication abnormality is prevented, and the reliability of the system is increased, and the delay between signals It is possible to increase the control responsiveness by preventing the

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 교류 전원으로 회생시켜 에너지를 회수함으로써, 전력 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is an advantage in that the power efficiency can be increased by converting the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module into an AC voltage in the water discharge mode and regenerating it into an AC power source to recover energy.

한편, 도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.Meanwhile, FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of an integrated operation system of a capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 8b와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a control method of the integrated operation system of the capacitive desalination module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9 . However, for the sake of simplification of the invention, descriptions of overlapping parts with respect to FIGS. 1 to 8B will be omitted.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 통합 운전 시스템의 제어 방법(S900)은, 단일 프로세서(140)에서 축적된 유량(Qt) 및 전기 전도도(TDS)에 따라 축전식 탈염 모듈(120)을 정수 모드 또는 퇴수 모드로 제어할 수 있다.1 to 9 , the control method S900 of the integrated operation system according to an embodiment of the present invention is a capacitive type according to the flow rate Qt and the electrical conductivity TDS accumulated in the single processor 140 . The desalination module 120 may be controlled in a water purification mode or a water discharge mode.

구체적으로, 단일 프로세서(140)는 축적된 유량(Qt)이 기 설정된 유량(Qr)을 초과하는지 판단한다(S901). 축적된 유량(Qt)은 유량 센서(도 3b의 FT 참조)에서 측정될 수 있다.Specifically, the single processor 140 determines whether the accumulated flow rate Qt exceeds a preset flow rate Qr (S901). The accumulated flow rate Qt may be measured by a flow sensor (see FT in FIG. 3B ).

단계 S901에서의 판단 결과, 축적된 유량(Qt)이 기 설정된 유량(Qr)을 초과하는 경우에는 단계 S902로 진행하여 축전식 탈염 모듈(120)을 세정하며, 판단 결과 축적된 유량(Qt)이 기 설정된 유량(Qr)을 초과하지 않는다면 단계 S903으로 진행할 수 있다.As a result of the determination in step S901, if the accumulated flow rate Qt exceeds the preset flow rate Qr, the flow proceeds to step S902 to clean the capacitive desalination module 120, and as a result of the determination, the accumulated flow rate Qt is If it does not exceed the preset flow rate Qr, it may proceed to step S903.

단계 S903에서, 단일 프로세서(140)는 원수 저장 탱크(131) 내의 전기 전도도(TDS)가 기 설정된 전기 전도도(TDSr)을 초과하는지 더 판단할 수 있다. 판단 결과, 원수 저장 탱크(131) 내의 전기 전도도(TDS)가 기 설정된 전기 전도도(TDSr)을 초과하다면 단계 S904로 진행하며, 원수 저장 탱크(131) 내의 전기 전도도(TDS)가 기 설정된 전기 전도도(TDSr)을 초과하지 않는다면 단계 S901로 진행할 수 있다. 본 발명에서 전기 전도도는 총 용존 고형물(Total Dissolved Solids, TDS)에 따라 판단하고 있으나, 액체의 성분에 따라 총 용존 고형물(TDS)과 전기 전도도가 반드시 비례하는 것은 아님을 고려할 때, 전기 전도도(Electical Conductivity)만을 의미할 수도 있음에 유의하여야 한다.In step S903, the single processor 140 may further determine whether the electrical conductivity (TDS) in the raw water storage tank 131 exceeds a preset electrical conductivity (TDSr). As a result of the determination, if the electrical conductivity (TDS) in the raw water storage tank 131 exceeds the preset electrical conductivity (TDSr), the process proceeds to step S904, and the electrical conductivity (TDS) in the raw water storage tank 131 is the preset electrical conductivity ( TDSr), the process may proceed to step S901. In the present invention, the electrical conductivity is determined according to the total dissolved solids (TDS), but considering that the total dissolved solids (TDS) and the electrical conductivity are not necessarily proportional to the components of the liquid, the electrical conductivity It should be noted that it may mean only conductivity.

단계 S904 내지 단계 S907은 정수 모드에서의 동작을, 단계 S908 내지 단계 S912는 퇴수 모드에서의 동작을 나타낸다. Steps S904 to S907 represent the operation in the water purification mode, and steps S908 to S912 represent the operation in the water drain mode.

정수 모드에서, 단일 프로세서(140)는 주변 설비(130)의 생산수 밸브(V2)를 개방(S904)하는 한편, 주변 설비(130)의 이송 펌프(132)를 동작시키고(S905), 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어하여 축전식 탈염 모듈(110)에 정수 전원을 기 설정된 제1 인가 시간(TR1) 동안 인가(S906 내지 S907)할 수 있다. 이후, 기 설정된 제1 인가 시간(TR1)이 경과하면, 하기의 퇴수 모드로 진행할 수 있다. In the water purification mode, the single processor 140 opens the production water valve V2 of the peripheral equipment 130 (S904), while operating the transfer pump 132 of the peripheral equipment 130 (S905), bidirectional power By controlling the conversion module 110, purified power may be applied to the capacitive desalination module 110 during a preset first application time TR1 (S906 to S907). Thereafter, when the preset first application time TR1 elapses, the following water withdrawal mode may be performed.

퇴수 모드에서는, 단일 프로세서(140)는 주변 설비(130)의 생산수 밸브(V2)를 폐쇄하는 한편 주변 설비(130)의 농축수 밸브(V3)를 개방(S908)하고, 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어하여 축전식 탈염 모듈(120)에 퇴수 전원을 기 설정된 제2 인가 시간(TR2) 동안 인가(S909 내지 S910)할 수 있다. 이후, 기 설정된 제2 인가 시간(TR2)이 경과하면, 농축수 밸브를 개방하고(S911), 이송 펌프의 전원을 오프시킬 수 있다(S912).In the drain mode, the single processor 140 closes the production water valve V2 of the peripheral equipment 130 while opening the concentrated water valve V3 of the peripheral equipment 130 (S908), and the bidirectional power conversion module ( 110) to apply the drain power to the capacitive desalination module 120 for a preset second application time TR2 (S909 to S910). Thereafter, when the preset second application time TR2 has elapsed, the concentrated water valve may be opened (S911), and the power of the transfer pump may be turned off (S912).

상술한 양방향 전력 변환 모듈(110)은 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈(120) 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 교류 전원(10)으로 회생시킬 수 있음은 상술한 바와 같으며, 양방향 전력 변환 모듈(110)은 절연용 변압기(312)와, 절연용 변압기(312)의 1차측 전압(Vpri)을 형성하는 제1 모듈(311)과, 절연용 변압기(312)의 2차측 전압(Vsec)을 형성하는 제2 모듈(313)과, 제2 모듈(313)과 축전식 탈염 모듈(도 1의 120 참조) 사이에 배치되어 직류 전압을 저장하는 DC 링크 커패시터(320)를 포함하여 구성될 수 있음은 상술한 바와 같다.As described above, the bidirectional power conversion module 110 can convert the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module 120 into an AC voltage and regenerate it into the AC power supply 10 in the drain mode, as described above, and the bidirectional power conversion The module 110 includes a transformer for insulation 312 and a first module 311 forming a primary-side voltage (Vpri) of the transformer for insulation 312, and a secondary-side voltage (Vsec) of the transformer for insulation 312 A second module 313 forming a, and a DC link capacitor 320 disposed between the second module 313 and the capacitive desalination module (see 120 in FIG. 1 ) to store a DC voltage. It is the same as described above.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일의 프로세서(140)는 정수 모드에서는 절연용 변압기(312)의 1차측 전압(Vpri)의 위상이 2차측 전압(Vsec)의 위상보다 기 설정된 위상차(Phase Shift, PS)만큼 앞서도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어하며, 퇴수 모드에서는 절연용 변압기(312)의 2차측 전압(Vsec)의 위상이 1차측 전압(Vpri)의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 양방향 전력 변환 모듈(110)을 제어할 수 있음은 상술한 바와 같다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the single processor 140 has a preset phase difference ( Controls the bidirectional power conversion module 110 to lead by as much as Phase Shift, PS), and in the withdrawal mode, the phase of the secondary voltage (Vsec) of the insulation transformer 312 is a preset phase difference than the phase of the primary voltage (Vpri) As described above, it is possible to control the bidirectional power conversion module 110 to advance by (PS).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 단일의 프로세서를 통해 축전식 탈염 모듈의 주변 설비 및 양방향 전력 변환 모듈을 제어함으로써, 통신 이상 등을 방지하여 시스템의 신뢰성을 높이고, 신호 간의 지연 등을 방지하여 제어 응답성을 높일 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, by controlling the peripheral facilities of the capacitive desalination module and the bidirectional power conversion module through a single processor, communication abnormality is prevented, and the reliability of the system is increased, and the delay between signals It is possible to increase the control responsiveness by preventing the

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 퇴수 모드에서 축전식 탈염 모듈 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 교류 전원으로 회생시켜 에너지를 회수함으로써, 전력 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is an advantage in that the power efficiency can be increased by converting the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module into an AC voltage in the water discharge mode and regenerating it into an AC power source to recover energy.

상술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The method for controlling the integrated operation system of the capacitive desalination module according to the embodiment of the present invention described above may be produced as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a computer system connected through a network, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. And a functional program, code, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, '프로세서'는 다양한 방식, 예를 들면 프로세서, 프로세서에 의해 수행되는 프로그램 명령들, 소프트웨어 모듈, 마이크로 코드, 컴퓨터 프로그램 생성물, 로직 회로, 애플리케이션 전용 집적 회로, 펌웨어 등에 의해 구현될 수 있다.In addition, in describing the present invention, 'processor' is used in various ways, for example, a processor, program instructions executed by the processor, software module, microcode, computer program product, logic circuit, application-specific integrated circuit, firmware, etc. can be implemented by

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It is intended to limit the scope of rights by the appended claims, and it is to those of ordinary skill in the art that various types of substitutions, modifications and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. it will be self-evident

10: 교류 전원 110: 양방향 전력변환모듈
120: CDI 모듈 121a: 양전극
121b: 음전극 122: 음이온
123: 양이온 130: 주변 설비
131: 원수 저장 탱크 132: 이송 펌프
133: 필터 134: 생산수 저장 탱크
135: 농축수 저장 탱크 140: 단일의 프로세서
310: 메인 모듈 311: 제1 모듈
312: 절연용 변압기 313: 제2 모듈
320: DC 링크 커패시터 330: 극성 변환 모듈
340: L-C 필터 401, 402: 오차 연산기
403: 모드 선택 스위치 404: PI 제어기
405: PLL 406: 승산기
407: 오차 연산기 408: 비례 공진 제어기
409: 위상차 연산부 410: 스위칭 로직
10: AC power 110: bidirectional power conversion module
120: CDI module 121a: positive electrode
121b: negative electrode 122: negative ion
123: cation 130: peripheral equipment
131: raw water storage tank 132: transfer pump
133: filter 134: production water storage tank
135: concentrated water storage tank 140: single processor
310: main module 311: first module
312: isolation transformer 313: second module
320: DC link capacitor 330: polarity conversion module
340: LC filter 401, 402: error calculator
403: mode select switch 404: PI controller
405: PLL 406: multiplier
407: error calculator 408: proportional resonance controller
409: phase difference calculator 410: switching logic

Claims (15)

축전식 탈염 모듈;
상기 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 상기 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비;
상기 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 상기 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈; 및
상기 주변 설비 및 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는 단일의 프로세서;를 포함하며,
상기 단일의 프로세서는,
정수 모드에서, 상기 축전식 탈염 모듈에 일정한 직류 전류가 제공되도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 전류 모드로 제어하되, 상기 축전식 탈염 모듈의 양단의 전압이 목표 전압에 도달하면 상기 축전식 탈염 모듈에 일정한 직류 전압이 인가되도록 전압 모드로 제어하며,
퇴수 모드에서, 상기 축전식 탈염 모듈로부터 일정한 직류 전류가 출력되도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 전류 모드로 제어하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
Capacitive desalination module;
a peripheral facility for providing raw water to the capacitive desalination module, and receiving and storing the production water from which the ionic material has been removed by the capacitive desalination module or the concentrated water containing the removed ionic material;
a bidirectional power conversion module for applying purified water power and waste water power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in the raw water; and
Includes; a single processor for controlling the peripheral equipment and the bidirectional power conversion module;
The single processor,
In the water purification mode, the bidirectional power conversion module is controlled in the current mode so that a constant DC current is provided to the capacitive desalination module, and when the voltage at both ends of the capacitive desalination module reaches a target voltage, the capacitive desalination module is constant Controlled in voltage mode so that DC voltage is applied,
The integrated operation system of the capacitive desalination module, which controls the bidirectional power conversion module in the current mode so that a constant direct current is output from the capacitive desalination module in the water discharge mode.
제1항에 있어서,
상기 주변 설비는,
원수를 저장하는 원수 저장 탱크;
상기 원수 저장 탱크에 저장된 원수를 상기 축전식 탈염 모듈로 공급하는 이송 펌프;
상기 축전식 탈염 모듈로 공급된 원수로부터 이온성 물질이 제거된 생산수를 제공받아 저장하는 생산수 저장 탱크;
상기 축전식 탈염 모듈에 의해 제거된 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 농축수 저장 탱크;
상기 축전식 탈염 모듈과 상기 생산수 저장 탱크 사이에 구비된 생산수 밸브; 및
상기 축전식 탈염 모듈과 상기 농축수 저장 탱크 사이에 구비된 농축수 밸브;
를 포함하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
According to claim 1,
The peripheral equipment is
raw water storage tank to store raw water;
a transfer pump for supplying raw water stored in the raw water storage tank to the capacitive desalination module;
a production water storage tank for receiving and storing production water from which ionic substances have been removed from the raw water supplied to the capacitive desalination module;
a concentrated water storage tank for receiving and storing concentrated water containing the ionic material removed by the capacitive desalination module;
a production water valve provided between the capacitive desalination module and the production water storage tank; and
a concentrated water valve provided between the capacitive desalination module and the concentrated water storage tank;
Including, the integrated operation system of the capacitive desalination module.
제2항에 있어서,
상기 단일의 프로세서는,
정수 모드에서, 상기 생산수 밸브를 개방하는 한편 상기 이송 펌프를 동작시키고, 상기 축전식 탈염 모듈에 상기 정수 전원을 기 설정된 제1 인가 시간 동안 인가하며,
퇴수 모드에서, 상기 생산수 밸브를 폐쇄하는 한편 상기 농축수 밸브를 개방하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 상기 퇴수 전원을 기 설정된 제2 인가 시간 동안 인가하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
3. The method of claim 2,
The single processor,
In the water purification mode, the production water valve is opened while the transfer pump is operated, and the purified water power is applied to the capacitive desalination module for a preset first application time,
In the discharge mode, the integrated operation system of the capacitive desalination module, which closes the produced water valve while opening the concentrated water valve, and applies the discharge power to the capacitive desalination module for a second preset application time.
제3항에 있어서,
상기 단일의 프로세서는,
축적된 유량이 기 설정된 유량을 초과하거나 또는 상기 원수의 전기 전도도가 기 설정된 값을 초과하는 경우 중 적어도 하나의 조건에서 상기 축전식 탈염 모듈을 상기 정수 모드로 동작시키는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
4. The method of claim 3,
The single processor,
Integrated operation of the capacitive desalination module, which operates the capacitive desalination module in the water purification mode under at least one of the case where the accumulated flow rate exceeds a preset flow rate or the electrical conductivity of the raw water exceeds a preset value system.
제3항에 있어서,
상기 단일의 프로세서는,
상기 제2 인가 시간이 경과하면, 상기 농축수 밸브를 폐쇄함과 동시에 상기 이송 펌프의 전원을 오프시키는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
4. The method of claim 3,
The single processor,
When the second application time elapses, the concentrated water valve is closed and the power of the transfer pump is turned off at the same time.
제1항에 있어서,
상기 양방향 전력 변환 모듈은,
상기 정수 모드에서 교류 전원으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 상기 정수 전원을 축전식 탈염 모듈에 공급하며,
상기 퇴수 모드에서 상기 축전식 탈염 모듈 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 상기 퇴수 전원을 상기 교류 전원으로 회생시키는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
According to claim 1,
The bidirectional power conversion module,
supplying the purified water power converted from the AC voltage supplied from the AC power source into a DC voltage to the capacitive desalination module in the water purification mode;
The integrated operation system of the capacitive desalination module for regenerating the evacuation power source obtained by converting the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module into an AC voltage in the water discharge mode to the AC power source.
축전식 탈염 모듈;
상기 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 상기 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비;
상기 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 상기 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈; 및
상기 주변 설비 및 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는 단일의 프로세서;를 포함하며,
상기 양방향 전력 변환 모듈은,
정수 모드에는 교류 전원으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 상기 정수 전원을 축전식 탈염 모듈에 공급하며,
퇴수 모드에서 상기 축전식 탈염 모듈 양단의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 상기 퇴수 전원을 상기 교류 전원으로 회생시키며,
상기 양방향 전력 변환 모듈은,
절연용 변압기;
상기 절연용 변압기의 1차측 전압을 형성하는 제1 모듈;
상기 절연용 변압기의 2차측 전압을 형성하는 제2 모듈; 및
상기 제2 모듈과 상기 축전식 탈염 모듈 사이에 배치되어 직류 전압을 저장하는 DC 링크 커패시터;
를 포함하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
Capacitive desalination module;
a peripheral facility for providing raw water to the capacitive desalination module, and receiving and storing the production water from which the ionic material has been removed by the capacitive desalination module or the concentrated water containing the removed ionic material;
a bidirectional power conversion module for applying purified water power and waste water power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in the raw water; and
Includes; a single processor for controlling the peripheral equipment and the bidirectional power conversion module;
The bidirectional power conversion module,
In the water purification mode, the purified water converted from the AC voltage supplied from the AC power source into a DC voltage is supplied to the capacitive desalination module,
Regenerating the evacuation power, which converted the DC voltage at both ends of the capacitive desalination module into an AC voltage, into the AC power in the evacuation mode,
The bidirectional power conversion module,
Isolation Transformer;
a first module for forming a primary voltage of the insulation transformer;
a second module for forming a secondary-side voltage of the insulation transformer; and
a DC link capacitor disposed between the second module and the capacitive desalination module to store a DC voltage;
Including, the integrated operation system of the capacitive desalination module.
제7항에 있어서,
상기 제1 모듈은, 제1 상부 스위치 및 제2 상부 스위치로 구성된 한 쌍의 상부 스위치와, 상기 한 쌍의 상부 스위치와 직렬 연결된 제1 하부 스위치 및 제2 하부 스위치로 구성된 한 쌍의 하부 스위치와, 2개의 전압 분배용 커패시터로 구성되며,
상기 제2 모듈은, 병렬 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 풀 브리지 구조로, 상기 제1 레그는 직렬 연결된 제3 상부 스위치와 제3 하부 스위치로 구성되고, 상기 제2 레그는 직렬 연결된 제4 상부 스위치와 제4 하부 스위치로 구성되는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
8. The method of claim 7,
The first module includes a pair of upper switches including a first upper switch and a second upper switch, and a pair of lower switches including a first lower switch and a second lower switch connected in series with the pair of upper switches; , consisting of two voltage division capacitors,
The second module has a full-bridge structure including a first leg and a second leg connected in parallel, wherein the first leg is composed of a third upper switch and a third lower switch connected in series, and the second leg is connected in series The integrated operation system of the capacitive desalination module, comprising a fourth upper switch and a fourth lower switch.
제7항에 있어서,
상기 단일의 프로세서는,
정수 모드에서, 상기 절연용 변압기의 1차측 전압의 위상이 2차측 전압의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하며,
퇴수 모드에서, 상기 절연용 변압기의 2차측 전압의 위상이 1차측 전압의 위상보다 기 설정된 위상차(PS)만큼 앞서도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
8. The method of claim 7,
The single processor,
In the integer mode, controlling the bidirectional power conversion module so that the phase of the primary voltage of the insulation transformer is ahead by a preset phase difference (PS) than the phase of the secondary voltage,
In the water withdrawal mode, the phase of the secondary voltage of the insulation transformer is ahead of the phase of the primary voltage by a preset phase difference (PS) to control the bidirectional power conversion module, the integrated operation system of the capacitive desalination module.
제9항에 있어서,
기 설정된 상기 위상차(PS)는,
하기의 수학식:
Figure 112020046762427-pat00002

에 따라 구하며, 여기서 Vs*는 상기 교류 전압의 지령치, Ts는 스위칭 주기, n은 상기 절연용 변압기의 턴비, Vdc는 상기 DC 링크 커패시터의 전압 크기인, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
10. The method of claim 9,
The preset phase difference PS is,
Equation:
Figure 112020046762427-pat00002

, where Vs * is the command value of the AC voltage, Ts is the switching period, n is the turn ratio of the isolation transformer, and Vdc is the voltage level of the DC link capacitor, the integrated operation system of the capacitive desalination module.
제10항에 있어서,
상기 단일의 프로세서는,
상기 제1 모듈의 제1 상부 스위치와 제1 하부 스위치, 그리고 제2 상부 스위치와 제2 하부 스위치를 상보적으로 스위칭하며,
상기 제2 모듈의 제1 레그를 구성하는 제3 상부 스위치 및 제3 하부 스위치, 그리고 제2 레그를 구성하는 제4 상부 스위치 및 제4 하부 스위치를 상보적으로 스위칭하며,
상기 제1 레그를 구성하는 제3 상부 스위치 및 제3 하부 스위치의 스위칭 신호의 위상과 제2 레그를 구성하는 제4 상부 스위치 및 제4 하부 스위치의 스위칭 신호의 위상 간의 위상차는,
상기 기 설정된 상기 위상차(PS)의 1/2의 값을 가지는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
11. The method of claim 10,
The single processor,
Complementarily switching the first upper switch and the first lower switch of the first module, and the second upper switch and the second lower switch,
Complementarily switching the third upper switch and the third lower switch constituting the first leg of the second module, and the fourth upper switch and the fourth lower switch constituting the second leg,
The phase difference between the phases of the switching signals of the third upper switch and the third lower switch constituting the first leg and the phases of the switching signals of the fourth upper switch and the fourth lower switch constituting the second leg,
The integrated operation system of the capacitive desalination module, which has a value of 1/2 of the preset phase difference (PS).
제7항에 있어서,
상기 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템은,
퇴수 모드에서, 상기 축전식 탈염 모듈에 부착된 잔류 이온을 제거하기 위해 상기 DC 링크 커패시터의 직류 전압의 극성을 변환하여 상기 축전식 탈염 모듈에 제공하는 극성 변환 모듈;
을 더 포함하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템.
8. The method of claim 7,
The integrated operation system of the capacitive desalination module,
a polarity conversion module that converts the polarity of the DC voltage of the DC link capacitor to remove the residual ions attached to the capacitive desalination module in the evacuation mode and provides it to the capacitive desalination module;
Further comprising, the integrated operation system of the capacitive desalination module.
삭제delete 축전식 탈염 모듈과, 상기 축전식 탈염 모듈로 원수를 제공하고, 상기 축전식 탈염 모듈에 의해 이온성 물질이 제거된 생산수 또는 제거된 상기 이온성 물질을 포함하는 농축수를 제공받아 저장하는 주변 설비와, 원수 내의 이온성 물질을 제거하기 위해 상기 축전식 탈염 모듈에 정수 전원 및 퇴수 전원을 인가하는 양방향 전력 변환 모듈 및 상기 주변 설비 및 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하는 단일의 프로세서를 포함하는 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 단일의 프로세서는, 정수 모드에서, 상기 주변 설비의 생산수 밸브를 개방하는 한편 상기 주변 설비의 이송 펌프를 동작시키고, 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하여 축전식 탈염 모듈에 상기 정수 전원을 기 설정된 제1 인가 시간 동안 인가하는 단계; 및
상기 단일의 프로세서는, 퇴수 모드에서, 상기 주변 설비의 생산수 밸브를 폐쇄하는 한편 상기 주변 설비의 농축수 밸브를 개방하고, 상기 양방향 전력 변환 모듈을 제어하여 상기 축전식 탈염 모듈에 상기 퇴수 전원을 기 설정된 제2 인가 시간 동안 인가하는 단계;를 포함하며,
상기 단일의 프로세서는,
상기 정수 모드에서, 상기 축전식 탈염 모듈에 일정한 직류 전류가 제공되도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 전류 모드로 제어하되, 상기 축전식 탈염 모듈의 양단의 전압이 목표 전압에 도달하면 상기 축전식 탈염 모듈에 일정한 직류 전압이 인가되도록 전압 모드로 제어하며,
상기 퇴수 모드에서, 상기 축전식 탈염 모듈로부터 일정한 직류 전류가 출력되도록 상기 양방향 전력 변환 모듈을 전류 모드로 제어하는, 축전식 탈염 모듈의 통합 운전 시스템의 제어 방법.
Capacitive desalination module, and supplying raw water to the capacitive desalination module, and receiving and storing the production water from which the ionic material has been removed by the capacitive desalination module or the concentrated water containing the removed ionic material is provided and stored A power storage comprising a facility, a bidirectional power conversion module for applying purified power and wastewater power to the capacitive desalination module to remove ionic substances in raw water, and a single processor for controlling the peripheral facilities and the bidirectional power conversion module In the control method of the integrated operation system of the type desalination module,
The single processor, in the water purification mode, opens the production water valve of the peripheral equipment while operating the transfer pump of the peripheral equipment, and controls the bidirectional power conversion module to supply the purified water power to the capacitive desalination module in advance applying for a first application time; and
The single processor, in the drainage mode, closes the production water valve of the peripheral equipment while opening the concentrated water valve of the peripheral equipment, and controls the bidirectional power conversion module to supply the drain power to the capacitive desalination module Including; applying for a preset second application time period;
The single processor,
In the water purification mode, the bidirectional power conversion module is controlled in a current mode so that a constant direct current is provided to the capacitive desalination module, but when the voltage at both ends of the capacitive desalination module reaches a target voltage, the capacitive desalination module It is controlled in voltage mode so that a constant DC voltage is applied,
In the discharge mode, the control method of the capacitive desalination module integrated operation system for controlling the bidirectional power conversion module in a current mode so that a constant direct current is output from the capacitive desalination module.
제14항의 방법을 컴퓨터상에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of claim 14 on a computer.
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