KR102447290B1 - 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템 - Google Patents

전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)를 위한 전력변환장치(100)로서, 상기 일체형연료전지(10)에 직류(DC)를 전달하거나 직류(DC)를 전달받는 DC/DC변환부(110)와; 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하거나 또는 상기 DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환하여 출력하는 DC/AC변환부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100)를 개시한다.

Description

전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템{Power converting apparatus and unitized regenerative fuel cell system having the same}
본 발명은 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 전기분해해 수소와 산소를 만드는 수전해와, 그것의 역반응인 전력생산 기능을 함께 갖춘 일체형연료전지를 위한 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템에 관한 것이다.
수소에너지는 차세대 에너지원으로써 지구온난화의 방지에 크게 기여할 수 있는 기술이다. 에너지안보가 중요해지는 시기에 수소를 이용한 에너지기술의 확보가 이루어진다면 우리나라의 에너지특성상 중요한 기술이라고 할 수 있다.
또한 태양광 및 풍력과 연계시킬 수 있는 기술로서 재생에너지의 활성화에 크게 기여할 수 있다.
그런데, 수소에너지분야는 물을 전기분해해 수소와 산소를 만드는 수전해시스템과, 수전해시스템의 역반응인 수소와 산소를 이용해 전기에너지를 생산하는 연료전지시스템이 별도의 시스템으로 따로 발전해왔다.
그에 따라, 수전해시스템을 위한 전력변환장치와 연료전지시스템을 위한 전력변환장치가 별도의 장치로서 개별적으로 발전되어오고 있는 상황이다.
수전해시스템과 연료전지시스템이 별도의 시스템으로 발전해옴에 따라 전체 모듈화, 일체화가 어려우며 설치용이성, 이동성, 설치위치 제한 등의 문제점이 해결되고 있지 않아 이를 해결할 수 있는 기술개발이 필요하다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수소의 생산과 수소를 이용한 전기에너지 생산을 함께 할 수 있는 일체형연료전지를 위한 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)를 위한 전력변환장치(100)를 개시한다.
상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)에 직류(DC)를 전달하거나 직류(DC)를 전달받는 DC/DC변환부(110)와; 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하거나 또는 상기 DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환하여 출력하는 DC/AC변환부(120)를 포함할 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 양방향컨버터일 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 양방향인버터일 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)가 수전해모드로 동작 시 수전해를 위해 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달할 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)가 연료전지모드로 동작 시 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 직류전력을 전달받을 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 발전소(50)로부터 전력을 전달받을 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달할 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받아 변환하는 제1DC/DC컨버터(112)와, 발전소(50)로부터 전달받은 전력을 수소에너지로 저장하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2DC/DC컨버터(114)를 포함할 수 있다.
상기 제1DC/DC컨버터(112)의 출력단 및 상기 제2DC/DC컨버터(114)의 입력단은, DC링크를 공유할 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 상기 제1DC/DC컨버터(112)로부터 직류전력을 전달받아 교류전력으로 변환하여 상기 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하는 DC/AC인버터(122)와, 상기 발전소(50)로부터 교류전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 전달하는 AC/DC컨버터(124)를 포함할 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받는 제1변환회로부(111)와, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2변환회로부(113)와, "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"와 상기 DC/AC변환부(120) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제3변환회로부(115)를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)와; 상기 일체형연료전지(10)로 수소를 공급하거나 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 수소를 전달받아 저장하는 수소저장탱크(20)와; 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 공급하거나 또는 상기 일체형연료전지(10)로부터 전력을 전달받기 위한 청구항 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 전력변환장치(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형연료전지시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 전력변환장치 및 이를 포함하는 일체형연료전지시스템은, 수소의 생산과 수소를 이용한 전기에너지 생산을 함께 할 수 있는 일체형연료전지를 위한 전력변환장치를 단일 시스템으로 구현하여 전체 시스템의 구성을 단순화하고 일체형연료전지의 활용도를 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 일체형연료전지의 수전해모드 및 연료전지모드에서 반응식을 보여주는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치를 포함하는 일체형연료전지시스템을 보여주는 개념도이다.
도 3은, 도 2의 전력변환장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는, 도 3의 전력변환장치의 일 예를 보여주는 블록도이다.
도 5는, 도 4의 변형례이다.
이하, 본 발명에 따른 일체형연료전지시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 일체형연료전지시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)와; 상기 일체형연료전지(10)로 수소를 공급하거나 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 수소를 전달받아 저장하는 수소저장탱크(20)와; 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 공급하거나 또는 상기 일체형연료전지(10)로부터 전력을 전달받기 위한 전력변환장치(100)를 포함한다.
상기 일체형연료전지(10)는, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 연료전지로서, 보다 구체적으로는 물을 전기분해해 수소를 얻는 장치와 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기에너지를 생산하는 연료전지를 합친 일체형 재생 연료전지(Unitized regenerative fuel cell)일 수 있다.
상기 일체형연료전지(10)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 물(H2O)을 전기분해해 수소(H2)와 산소(O2)를 반응물로 생성하기 위한 수전해부(12)와, 수소(H2)와 산소(O2) 사이의 화학반응을 통해 전기에너지와 물(H2O)을 반응물로 생성하는 연료전지부(14)를 포함할 수 있다.
상기 수소저장탱크(20)는, 상기 수전해부(12)에서 생성된 수소(H2)를 저장하는 탱크로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 수소저장탱크(20)에 저장된 수소(H2)는 전기에너지 생산이 필요한 경우 연료전지부(14)로 공급될 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)를 위한 전력변환장치로서, 상기 일체형연료전지(10)를 전력계통(30), 전력소모부하(40), 및 발전소(50) 중 적어도 하나와 연계시키기 위해 구비될 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)가 수전해모드로 동작 시 수전해를 위해 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달할 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)가 연료전지모드로 동작 시 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 직류전력을 전달받을 수 있다.
상기 전력변환장치(100)를 통해, 발전소(50)에서 생산된 전기가 일체형연료전지(10)의 수전해부(12)로 공급되어 수소(H2)의 형태로 수소저장탱크(20)에 저장될 수 있다.
또한, 상기 전력변환장치(100)를 통해, 상기 일체형연료전지(10)의 연료전지부(14)에서 생산된 전기가 전력계통(30)이나 전력소모부하(40)로 공급될 수 있다.
구체적으로, 상기 전력변환장치(100)는, 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 공급하거나 또는 상기 일체형연료전지(10)로부터 전력을 전달받기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 전력변환장치는, 일체형연료전지(10)에 직류(DC)를 전달하거나 직류(DC)를 전달받는 DC/DC변환부(110)와; 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하거나 또는 상기 DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환하여 출력하는 DC/AC변환부(120)를 포함할 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 직류를 직류로 변환하는 컨버터로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 다이오드, 트랜지스터 등의 스위칭소자, 커패시터, 인덕터 등의 능동소자 등의 소자들을 이용해 다양한 토폴로지로 구현될 수 있다.
예로서, 상기 DC/DC변환부(110)는, 양방향 동작가능한 양방향DC/DC컨버터일 수 있다.
상기 양방향DC/DC컨버터는, 벅-부스트 컨버터, DAB컨버터, LLC공진형 컨버터, Phase-shifted ZVS 컨버터 등 다양한 양방향 컨버터가 적용될 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)는, 일체형연료전지(10)의 연료전지부(14)로부터 직류(DC)를 전달받아 다른 직류전력으로 변환할 수 있다.
상기 DC/DC변환부(110)에서 변환된 직류전력은 도 2에 도시된 바와 같이 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나에 연계될 수 있다.
또한, 상기 DC/DC변환부(110)는, 발전소(50)와 연계되어 전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 일체형연료전지(10)의 수전해부(12)에 맞는 직류전력을 공급할 수 있다.
상기 발전소(50)는, 다양한 발전방식이 적용될 수 있고, 예로서, 풍력, 태양열 등의 친환경발전을 통해 전기에너지를 생산하는 발전소(50)일 수 있다.
상기 발전소(50)에서 생산되는 전력은, 교류전력 또는 직류전력일 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 직류를 교류로 변환하거나 또는 교류를 직류로 변환하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하거나 또는 상기 DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 다이오드, 트랜지스터 등의 스위칭소자, 커패시터, 인덕터 등의 능동소자 등의 소자들을 이용해 다양한 토폴로지로 구현될 수 있다
예로서, 상기 DC/AC변환부(120)는, 양방향 동작가능한 양방향DC/AC인버터일 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환할 수 있다.
상기 DC/AC변환부(120)에서 변환된 교류전력은 도 2에 도시된 바와 같이 교류전력 전력계통(30) 및 교류전력 전력소모부하(40) 중 적어도 하나에 연계될 수 있다.
또한, 상기 DC/AC변환부(120)는, 발전소(50)와 연계되어 교류전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 DC/DC변환부(110)로 전달할 수 있다.
한편, 상기 전력계통(30) 또는 전력소모부하(40)가 직류전력시스템인 경우 상기 DC/AC변환부(120)에서 출력되는 교류전력은 다시 직류로 변환된 뒤 상기 전력계통(30) 또는 전력소모부하(40)에 연계되거나, 또는 상기 DC/AC변환부(120)를 거치지 않고 DC/DC변환부(110)에서 출력된 직류전력이 상기 전력계통(30) 또는 전력소모부하(40)에 연계될 수 있다.
마찬가지로, 상기 발전소(50)가 직류전력을 생산하는 경우, 상기 발전소(50)에서 생산되는 직류전력은 DC/AC변환부(120)로 입력되기 전에 교류전력으로 변환된 뒤 DC/AC변환부(120)로 입력되거나, 또는 DC/AC변환부(120)를 거치지 않고 DC/DC변환부(110)에 입력될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 DC/DC변환부(110)와 DC/AC변환부(120) 사이에는 DC-LINK에는 전압평활을 위한 커패시터(C)가 설치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 DC/DC변환부(110)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받아 변환하는 제1DC/DC컨버터(112)와, 발전소(50)로부터 전달받은 전력을 수소에너지로 저장하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2DC/DC컨버터(114)를 포함할 수 있다.
상기 제1DC/DC컨버터(112)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받아 변환하는 DC/DC컨버터로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1DC/DC컨버터(112)의 입력단 전압(V1)은 직류전압으로서 일체형연료전지(10)의 연료전지부(14)에 연결되어 연료전지부(14)로부터 교류전력을 전달받을 수 있다.
상기 제1DC/DC컨버터(112)의 입력단에 입력된 전압(V1)은 DC-Link 단에서 직류전력으로 출력될 수 있다.
상기 제2DC/DC컨버터(114)는, 발전소(50)로부터 전달받은 전력을 수소에너지로 저장하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 DC/DC컨버터로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제2DC/DC컨버터(114)의 입력단 전압은 DC-Link 전압(V3)으로서 이를 변환하여 출력단에서 직류전압(V2)으로 출력될 수 있다.
상기 제2DC/DC컨버터(114)에서 출력된 직류전력은 일체형연료전지(10)의 수전해부(12)에 연결되어 수전행부(12)를 통한 수소생산이 가능하게 할 수 있다.
상기 제1DC/DC컨버터(112) 및 제2DC/DC컨버터(114)는, DC-Link(DC링크)를 공유하며 상기 DC-link는 DC/AC변환부(120)와 연계될 수 있다.
즉, 상기 제1DC/DC컨버터(112)의 출력단 및 상기 제2DC/DC컨버터(114)의 입력단은, DC링크를 공유하도록 구성될 수 있다.
다른 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 DC/DC변환부(110)는, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받는 제1변환회로부(111)와, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2변환회로부(113)와, "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"와 상기 DC/AC변환부(120) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제3변환회로부(115)를 포함할 수 있다.
상기 제1변환회로부(111)는, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받아 변환하기 위한 회로모듈로서, 댜양한 트랜지스터 및 다이오드로 구성되는 스위칭소자를 포함하는 브릿지회로일 수 있다.
상기 제1변환회로부(111)의 입력단은, 일체형연료전지(10)의 연료전지부(14)와 연결될 수 있다.
상기 제2변환회로부(113)는, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하기 위한 회로모듈로서, 댜양한 트랜지스터 및 다이오드로 구성되는 스위칭소자를 포함하는 브릿지회로일 수 있다.
상기 제2변환회로부(113)의 출력단은, 일체형연료전지(10)의 수전해부(12)와 연결될 수 있다.
상기 제3변환회로부(115)는, "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"와 상기 DC/AC변환부(120) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 회로모듈로서, 다양한 댜양한 트랜지스터 및 다이오드로 구성되는 스위칭소자를 포함하는 브릿지회로일 수 있다.
상기 제3변환회로부(115)의 일단은 DC링크에 연결되며 타단은 "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)" 사이에서 양방향 전력전달이 가능하도록 "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"에 연계될 수 있다.
상기 제3변환회로부(115)는, 양방향 전력전달 흐름이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113) 또한 양방향 전력전달 흐름이 가능하도록 구성될 수 있음은 물론이다.
이때, "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"와 제3변환회로부(115) 사이에는 양방향 전력전달 흐름을 위한 변압기가 위치될 수 있다.
예로서, 상기 제1변환회로부(111) 및 제3변환회로부(115)는 변압기를 사이에 두고 연료전지부(14)와 연계되는 DAB컨버터로 동작할 수 있다.
유사하게, 상기 제2변환회로부(113)와 제3변환회로부(115)는 변압기를 사이에 두고 수전해부(12)와 연계되는 DAB컨버터로 동작할 수 있다.
이를 통해, 상기 DC/DC컨버터는 양방향 전력전달 시 제3변환회로부(115)를 공유하도록 구현될 수 있고, 이를 통해 전체 전력변환장치를 보다 컴팩트한 구조로 구현할 수 있는 이점이 있다.
상기 DC/AC변환부(120)는, 상기 제1DC/DC컨버터(112)로부터 직류전력을 전달받아 교류전력으로 변환하여 상기 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하는 DC/AC인버터(122)와, 상기 발전소(50)로부터 교류전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 전달하는 AC/DC컨버터(124)를 포함할 수 있다.
상기 DC/AC인버터(122)는, 상기 제1DC/DC컨버터(112)로부터 직류전력을 전달받아 교류전력으로 변환하여 상기 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하는 인버터로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 DC/AC인버터(122)의 입력은 DC링크 전압(V3)이며 출력은 AC 전력계통, 또는 교류전력 소모부하(40)에 연결될 수 있다.
DC 전력계통 또는 직류전력 소모부하는 DC링크에 연계되는 예도 가능함은 물론이다.
상기 AC/DC컨버터(124)는, 발전소(50)로부터 교류전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 전달하기 위한 컨버터로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 AC/DC컨버터(124)의 입력은 교류전력을 생산하는 발전소(50)이며 출력은 DC링크에 연결될 수 있다.
태양광발전과 같이 직류전력을 생산하는 발전소(50)는, DC링크에 바로 연계되는 예도 가능함은 물론이다.
종래 수전해장치를 위한 전력변환장치와 연료전지를 위한 전력변환장치가 별도로 구성됨으로써 필요할 때 에너지를 소모하고 생산된 에너지를 저장할 수 있는 일체형연료전지(에너지 수요시점과 공급시점의 불일치 문제를 해결하고 친환경 신재생에너지의 안정적인 공급을 가능하게 할 수 있는 기술)의 적용범위 확대에 제한이 있었으나, 상술한 구성을 포함하는 전력변환장치(100)에 의해, 일체형연료전지(10)가 보다 실용적이고 기동성 있으며 위치 제약없이 설치될 수 있는 구조로서 구현될 수 있어 일체형연료전지의 저변확대에 기여할 수 있는 이점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 일체형연료전지 100: 전력변환장치

Claims (11)

  1. 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)를 위한 전력변환장치(100)로서,
    상기 일체형연료전지(10)에 직류(DC)를 전달하거나 직류(DC)를 전달받는 DC/DC변환부(110)와;
    교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하거나 또는 상기 DC/DC변환부(110)로부터 직류(DC)를 전달받아 교류(AC)로 변환하여 출력하는 DC/AC변환부(120)를 포함하며,
    상기 일체형연료전지(10)가 수전해모드로 동작 시 수전해를 위해 상기 DC/DC변환부(110)로부터 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하며,
    상기 일체형연료전지(10)가 연료전지모드로 동작 시 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 직류전력을 상기 DC/DC변환부(110)를 거쳐 상기 DC/AC변환부(120)로 전달하며,
    상기 수전해모드 동작 시 상기 전력변환장치(100)는, 발전소(50)로부터 전력을 전달받아 상기 DC/AC변환부(120)를 거쳐 상기 DC/DC변환부(110)로 전달하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC/DC변환부(110)는, 양방향컨버터인 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 DC/AC변환부(120)는, 양방향인버터인 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력변환장치(100)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC/DC변환부(110)는, 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받아 변환하는 제1DC/DC컨버터(112)와, 발전소(50)로부터 전달받은 전력을 수소에너지로 저장하기 위하여 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2DC/DC컨버터(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1DC/DC컨버터(112)의 출력단 및 상기 제2DC/DC컨버터(114)의 입력단은, DC링크를 공유하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 DC/AC변환부(120)는, 상기 제1DC/DC컨버터(112)로부터 직류전력을 전달받아 교류전력으로 변환하여 상기 전력계통(30) 및 전력소모부하(40) 중 적어도 하나로 전력을 전달하는 DC/AC인버터(122)와, 상기 발전소(50)로부터 교류전력을 전달받아 직류전력으로 변환하여 상기 일체형연료전지(10)로 전력을 전달하는 AC/DC컨버터(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC/DC변환부(110)는, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로부터 직류전력을 전달받는 제1변환회로부(111)와, 상기 일체형연료전지(10)와 연결되어 상기 일체형연료전지(10)로 직류전력을 전달하는 제2변환회로부(113)와, "상기 제1변환회로부(111) 및 상기 제2변환회로부(113)"와 상기 DC/AC변환부(120) 사이에서 양방향으로 전력을 전달하는 제3변환회로부(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치(100).
  11. 수소를 이용해 전기를 생산하는 연료전지모드와 수전해를 이용해 수소를 생산하는 수전해모드 사이에서 전환 가능한 일체형연료전지(10)와;
    상기 일체형연료전지(10)로 수소를 공급하거나 상기 일체형연료전지(10)에서 생산된 수소를 전달받아 저장하는 수소저장탱크(20)와;
    상기 일체형연료전지(10)로 전력을 공급하거나 또는 상기 일체형연료전지(10)로부터 전력을 전달받기 위한 청구항 제1항 내지 청구항 3, 청구항 6 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 전력변환장치(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형연료전지시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110069398A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장 시스템 및 그 제어 방법
KR20200095928A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 현대자동차주식회사 태양광 및 수소에너지 복합 전력변환 시스템

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