KR102492612B1 - Dc-ac 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서의 지락을 검출하는 시스템 - Google Patents

Dc-ac 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서의 지락을 검출하는 시스템 Download PDF

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Abstract

에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법 및 시스템은 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 DC 측 상의 접지에 대해 DC 버스의 양극 측 및 음극 측 상에서 발생하는 AC 전압의 진폭 및 DC 전압의 레벨을 모니터링할 수 있고, 모니터링된 DC 전압 레벨 및 AC 전압 진폭을 처리하여 지락을 검출한다. 그러한 지락을 검출하면, 개시된 시스템 및 방법은 경고 신호를 발생시키고 및/또는 예를 들면, DC 버스로부터 DC 에너지 시스템을 분리하고 및/또는 시스템에 포함된 DC-AC 양방향 인버터를 디스에이블함으로써 시스템의 적어도 일부를 정지시킬 수 있다.

Description

DC-AC 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서의 지락을 검출하는 시스템
본원은 일반적으로 전력 시스템에 사용하기 위한 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 DC-AC 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서의 지락(ground faults)을 검출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전형적인 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 직류(DC) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템, DC 버스, DC-교류(AC) 전력 변환 시스템, 및 절연 변압기를 포함할 수 있다. DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 시스템을 포함할 수 있고, DC-AC 전력 변환 시스템은 DC-AC 양방향 인버터를 포함할 수 있다. DC 버스는 배터리 시스템과 DC-AC 양방향 인버터 사이에 배치되며, 절연 변압기는 DC-AC 양방향 인버터와 AC 전력 그리드 사이에 배치된다. 복수의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬로 배터리 시스템 내에서 상호 접속될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀은 니켈-카드뮴 배터리 셀, 니켈-금속-수소(nickel-metal-hydride) 배터리 셀, 리튬-이온 배터리 셀 등과 같은 재충전 가능한 배터리 셀을 포함할 수 있다. 전형적인 동작 모드에서, 복수의 배터리 셀은 DC 버스에 접속되고 DC 버스 상에 DC 전력을 공급하도록 동작한다. DC-AC 양방향 인버터는 복수의 배터리 셀에 의해 공급된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 이는 차례로 절연 변압기를 통해 AC 전력 그리드에 공급된다.
본 명세서에 기술된 전형적인 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서, DC-AC 양방향 인버터는 전형적으로 고주파(예를 들면, 5 kHz 이상) 파형 합성기를 사용하며, DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측은 접지 전위로부터 절연되어야한다. DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측을 접지 전위로부터 절연하지 않으면, 접지 전위와 관련하여 DC-AC 양방향 인버터의 DC 측에 고주파 AC 신호(예를 들면 5 kHz 이상)가 가해질 수 있으며, DC 버스와 접지 사이에 접속된 전기 구성요소에 손상을 줄 수 있고, 및/또는 노이즈에 민감한 모니터링, 제어 및/또는 통신 회로에 결합할 수 있다. 이와 같이 접지 전위로부터 DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측의 적절한 절연을 유지하지 못하는 것은, DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측으로부터 접지에 대한 낮은 저항 또는 낮은 임피던스 경로에 의해 야기되는 지락(ground fault)에 기인할 수 있다.
더욱이, 안전과 관련해서도 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측이 역시 접지 전위로부터 절연되는 것을 지시하고 있다. DC 버스의 한 측(양극(positive) 또는 음극(negative))이 부주의로 또는 의도적으로 접지 전위에 접속되면, DC 버스의 다른 측(음극 또는 양극)에서 발생하는 지락으로 인해 위험할 정도로 높은 전류 상태가 될 수 있다. 이 경우, 그러한 지락은 DC 버스의 양극 측 또는 음극 측으로부터 접지로의 낮은 저항 경로 또는 직렬 및/또는 병렬 접속된 배터리 셀과 접지 사이에 발생하는 낮은 저항 경로로 인해 발생할 수 있다.
따라서, DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측으로부터 접지로의 낮은 저항 경로뿐만 아니라 DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측으로부터 접지로의 낮은 저항 또는 낮은 임피던스 경로와 같은 지락(ground fault)을 검출할 수 있는 DC-AC 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 더욱 신뢰성있는 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출할 때 더욱 신뢰성있게 경고 신호를 발생시키고 및/또는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 적어도 일부를 정지시키는(shutdown), 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 출원에 따라서, 직류(DC)-교류(AC) 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 더욱 신뢰성있는 시스템 및 방법이 개시되며, 상기 시스템 및 방법은 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 및/또는 AC 측 상의 지락을 검출하고, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출할 때 더욱 신뢰성있게 경고 신호를 발생시키고 및/또는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 적어도 일부를 정지시킬 수 있다. 개시된 시스템 및 방법은 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 상의 DC 버스의 양극 측(positive side) 및 음극 측(negative side) 모두에서 발생하는 AC 전압의 진폭뿐만 아니라 DC 전압의 레벨을 모니터링할 수 있고, 모니터링된 DC 전압 레벨 및 AC 전압 진폭을 처리하여 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 지락을 검출한다. 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출하면, 개시된 시스템 및 방법은 증가된 신뢰도로 경고 신호를 발생시키고 및/또는 예를 들면, DC 버스로부터 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 분리하고 및/또는 DC-AC 전력 변환 시스템에 포함된 DC-AC 양방향 인버터를 디스에이블함으로써 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 적어도 일부를 정지시킬 수 있다.
일 양태에서, DC-AC 전력 변환 시스템(예컨대, 본 명세서에서 "지락 검출 시스템(ground fault detection system)"으로 또한 지칭되는 지락을 검출하는 시스템)을 이용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템은, 측정/제어 회로, 지락 검출기, 및 DC 버스로부터 상기 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 접속 또는 분리하도록 상기 측정/제어 회로에 지시하고 및/또는 DC-AC 양방향 인버터를 인에이블 또는 디스에이블하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 예를 들면, DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 전기-화학(예를 들면, 배터리 셀) 에너지 저장 시스템, 용량성 충전 에너지 저장 시스템, 연료 셀 에너지 저장 및/또는 발생 시스템, 광전지 에너지 생성 시스템, 또는 임의의 다른 적합한 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템으로 구현될 수 있다. 지락 검출기는 DC 버스의 양극 측 및 음극 측 모두와 접지 전위에 접속된다. 지락 검출기는 접지 전위에 대하여 DC 버스의 양극 측 및 음극 측에서 발생하는 AC 전압 진폭 및 DC 전압 레벨을 모니터링, 증폭 및/또는 필터링하고, 상기 모니터링된 DC 전압 레벨 및 AC 전압 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 발생시키기 위한 아날로그 조절 회로를 포함한다. 상기 지락 검출기는, 상기 아날로그 조절 회로에 의해 발생된 DC 전압 값들을 수신하고 상기 DC 전압 값들을 처리하여 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 지락을 검출하도록 하는 프로그램가능한 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 더 포함한다. 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출하면, 상기 프로그램가능한 마이크로컨트롤러는 지락의 존재 및 위치를 나타내는 하나 이상의 상태 신호를 상기 제어 시스템에 제공하며, 상기 상태 신호를 통해 제공된 정보에 기초하여, 상기 DC 버스로부터 상기 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 분리하도록 측정/제어 회로에 지시하고, 및/또는 DC-AC 양방향 인버터를 디스에이블한다.
이러한 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 전력 시스템에서 사용하도록 구성될 수 있다. 예시적인 양태에서, DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 시스템, 및 상기 복수의 배터리 셀을 DC 버스에 접속하기 위한 하나 이상의 전력 접촉기(power contactors)를 포함할 수 있다. 상기 DC 버스는 상기 배터리 시스템과 상기 DC-AC 양방향 인버터 사이에 배치되며, 절연 변압기는 상기 DC-AC 양방향 인버터와 AC 전력 그리드 사이에 배치된다. 상기 제어 시스템은 DC-AC 전력 변환 시스템 내의 DC-AC 양방향 인버터는 물론 지락 검출 시스템 내의 측정/제어 회로 및 지락 검출기에 통신가능하게 결합된다. 상기 복수의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬로 상기 배터리 시스템 내에서 상호접속될 수 있고, 하나 이상의 반도체 디바이스, 릴레이 또는 임의의 다른 적절한 스위칭 소자들을 포함할 수 있는 전력 접촉기에 의해 상기 DC 버스에 접속될 수 있다. 일단 상기 복수의 배터리 셀이 상기 전력 접촉기에 의해 상기 DC 버스에 접속되면, 상기 배터리 셀은 상기 DC 버스 상에 DC 전력을 공급하도록 동작할 수 있다. 상기 DC-AC 양방향 인버터는 상기 복수의 배터리 셀에 의해 공급된 DC 전력을 AC 전력으로 변환할 수 있으며, 이는 차례로 절연 변압기를 통해 AC 전력 그리드에 공급될 수 있다.
하나의 동작 모드에서, 지락 검출기에 포함된 아날로그 조절 회로는, (1) 접지 전위에 대한 DC 버스의 양극 측 상의 DC 전압의 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 제 1 DC 전압 값, (2) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 양극 측 상의 AC 전압의 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 제 2 DC 전압 값, (3) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극 측 상의 DC 전압의 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 제 3 DC 전압 값, 및 (4) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극 측 상의 AC 전압의 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 제 4 DC 전압 값을 발생시킬 수 있다. 상기 지락 검출기에 포함된 프로그램가능한 마이크로컨트롤러는 상기 아날로그 조절 회로에 의해 발생된 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 DC 전압 값들을 수신하고, 상기 각각의 DC 전압 값을 처리하여 상기 DC-AC 전력 변환 시스템 내에서 적어도 하나의 지락의 존재 및 위치를 검출한다. 예시적인 양태에서, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러는, 적어도 하나의 알고리즘에 입력으로서 각각의 DC 전압 값을 제공하고 상기 프로그램가능한 마이크로컨트롤러와 연관된 내부 또는 외부 메모리에 저장된 하나 이상의 파라미터 값들의 세트에 따라 상기 알고리즘을 실행함으로써 상기 아날로그 조절 회로에 의해 발생된 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 DC 전압 값들을 처리할 수 있다. 또 다른 예시적인 양태에서, 배터리 시스템이 상기 DC 버스에 접속되는 경우 및 상기 배터리 시스템이 상기 DC 버스로부터 분리되는 경우, 상이한 파라미터 값들의 세트들이 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 파라미터 값들의 각각의 세트는 상기 메모리에 저장하기 위해 사용자에 의해 입력될 수 있고, (1) 상기 DC 버스 양단의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들, (2) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 양극 측 상의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들 (3) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극 측 상의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들, (4) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 양극 측 상의 미리 결정된 최대/최소 AC 전압 진폭들, 및 (5) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극 측 상의 미리 결정된 최대/최소 AC 전압 진폭들과 연관될 수 있다.
또 다른 동작 모드에서, 아날로그 조절 회로는, (1) DC 버스의 양극(+DC) 측 상의 제 1 DC 전압의 레벨, (2) 상기 DC 버스의 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 진폭, (3) 상기 DC 버스의 음극(-DC) 측 상의 제 2 DC 전압의 레벨, (4) 상기 DC 버스의 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 진폭을 모니터링할 수 있다. 또한 상기 아날로그 조절 회로는, (1) 접지 전위에 대한 DC 버스의 +DC 측 상의 제 1 DC 전압의 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 제 1 DC 전압 값, (2) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 제 2 DC 전압 값, (3) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 -DC 측 상의 제 2 DC 전압의 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 제 3 DC 전압 값, 및 (4) 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 -DC 측 상의 상기 제 2 AC 전압의 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 제 4 DC 전압 값을 발생시킬 수 있다. 그러면, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러는 상기 제 1 DC 전압 값 및 상기 제 3 DC 전압 값이 DC-AC 전력 변환 시스템 내의 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지, 및/또는 상기 제 2 DC 전압 값 및 상기 제 4 DC 전압 값이 상기 DC-AC 전력 변환 시스템 내에서 AC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정할 수 있다. 상기 DC 지락 및/또는 상기 AC 지락에 대한 각각의 조건들 중 적어도 하나가 충족되는 것으로 결정되면, 상기 프로그램가능한 마이크로컨트롤러는 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 상기 DC 지락 및/또는 상기 AC 지락 중 하나 이상의 검출을 나타내는 적어도 하나의 출력 신호를 발생시킬 수 있다.
에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 상의 DC 버스의 양극 측 및 음극 측 모두에서 발생하는 DC 전압의 레벨들 및 AC 전압의 진폭들을 모니터함으로써, 및 각각의 DC 전압 값을 적어도 하나의 알고리즘에 입력하고 하나 이상의 파라미터 값들의 세트들에 따라 상기 알고리즘을 실행하는 것과 같이, 상기 모니터링된 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 처리함으로써, 지락의 존재 및 위치가 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측뿐만 아니라 AC 측 상에서도 유익하게 검출될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들, 기능들 및 양태들은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
첨부된 도면들은 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 이들 실시예를 설명한다. 도면에서:
도 1은 직류(DC)-교류(AC) 전력 변환 시스템을 사용하는 전형적인 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따라 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 예시적인 시스템의 개략도.
도 3은 도 2의 지락 검출 시스템에 포함된 지락 검출기의 개략도.
도 4a는 도 2의 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에 포함된 복수의 접속된 배터리 셀들의 대략적인 중간지점에서 DC 지락을 검출하는데 사용하도록 구성된 도 3의 지락 검출기의 개략도.
도 4b는 도 4a의 복수의 접속된 배터리 셀들의 대략적인 중간지점에서 DC 지락의 검출과 연관된 예시적인 전압 및 타이밍 값들을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 지락 검출 시스템을 동작시키는 예시적인 방법의 흐름도.
직류(DC)-교류(AC) 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 보다 신뢰성있는 시스템 및 방법이 개시되며, 상기 시스템 및 방법은 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 및/또는 AC 측 상의 지락을 검출하고, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출할 때 더욱 신뢰성있게 경고 신호를 발생시키고 및/또는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 적어도 일부를 정지시킬 수 있다. 개시된 시스템 및 방법은 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 상의 DC 버스의 양극 측 및 음극 측 모두에서 발생하는 AC 전압의 진폭 및 DC 전압의 레벨을 모니터링할 수 있고, 모니터링된 DC 전압 레벨 및 AC 전압 진폭을 처리하여 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 지락을 검출한다. 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내에서 그러한 지락을 검출하면, 개시된 시스템 및 방법은 증가된 신뢰도로 경고 신호를 발생시키고 및/또는 예를 들면, DC 버스로부터 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 분리하고 및/또는 DC-AC 전력 변환 시스템에 포함된 DC-AC 양방향 인버터를 디스에이블함으로써 에너지 저장 및/또는 발생 시스템의 적어도 일부를 정지시킬 수 있다.
도 1은 복수의 배터리 셀(103), DC 버스(104), DC-AC 양방향 인버터(106), 및 권선(109)을 갖는 절연 변압기(108)를 포함하는 배터리 시스템(102)과 같은 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 포함하는 전형적인 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(100)을 도시한다. DC 버스(104)는 배터리 시스템(102)과 DC-AC 양방향 인버터(106) 사이에 배치되고, 절연 변압기(108, 109)는 DC-AC 양방향 인버터(106)와 AC 전력 그리드 사이에 배치된다. 복수의 배터리 셀(103)은 직렬 및/또는 병렬로 배터리 시스템(102) 내에서 상호 접속될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀은 니켈-카드뮴 배터리 셀, 니켈-금속-수소 배터리 셀, 리튬-이온 배터리 셀 등과 같은 재충전 가능한 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 일단 충분히 충전되면, 접속된 각각의 배터리 셀(103)은 접속된 DC-AC 양방향 인버터(예를 들면, DC-AC 양방향 인버터(106)) 또는 다른 부하에 전력을 제공하기에 적합할 수 있는 DC 전압 레벨을 제공할 수 있다. 전형적인 동작 모드에서, 복수의 배터리 셀(103)은 DC 버스(104)에 접속되고, DC 버스(104) 상에 DC 전력을 공급하도록 동작한다. DC-AC 양방향 인버터(106)는 복수의 배터리 셀(103)에 의해 공급된 DC 전력을 예를 들면 480 볼트, 3상의 AC 전력으로 변환하고, 차례로 절연 변압기(108, 109)를 통해 AC 전력 그리드로 공급한다.
도 1의 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(100)에서, DC-AC 양방향 인버터(106)는 전형적으로 고주파(예를 들면, 5 kHz 이상) 파형 합성기(도시되지 않음)를 사용하며, 이는 DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측(도 1 참조)이 접지 전위로부터 분리되는 것을 필요로 한다. DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측을 접지 전위로부터 절연하지 않으면, 접지 전위와 관련하여 DC-AC 양방향 인버터(106)의 DC 측(도 1 참조)에 고주파 AC 신호(예를 들면 5 kHz 이상)가 가해질 수 있으며, DC 버스와 접지 사이에 접속된 전기 구성요소에 손상을 줄 수 있고, 및/또는 노이즈에 민감한 모니터링, 제어 및/또는 통신 회로에 결합할 수 있다. 이와 같이 접지 전위로부터 DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측의 적절한 절연을 유지하지 못하는 것은, DC-AC 전력 변환 시스템의 AC 측으로부터 접지에 대한 낮은 저항 또는 낮은 임피던스 경로에 의해 야기되는 지락에 기인할 수 있다.
더욱이, 안전과 관련해서도 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측이 역시 접지 전위로부터 절연되는 것을 지시하고 있다. DC 버스(104)의 한 측(양극 또는 음극)이 부주의로 또는 의도적으로 접지 전위에 접속되면, DC 버스(104)의 다른 측(음극 또는 양극)에서 발생하는 지락으로 인해 위험할 정도로 높은 전류 상태가 될 수 있다. 이 경우, 그러한 지락은 DC 버스의 양극 측 또는 음극 측으로부터 접지로의 낮은 저항 경로(112) 또는 접속된 배터리 셀들(103)의 대략적인 중간지점과 접지 사이에 발생하는 낮은 저항 경로(114)로 인해 발생할 수 있다.
도 2는 본 출원에 따라 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200)에서 지락을 검출하기 위한 예시적인 시스템(210)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지락을 검출하기 위한 시스템(210)(본 명세서에서는 "지락 검출 시스템"이라 칭하기도 함)은 측정/제어 회로(212), 지락 검출기(214), 및 DC 버스(204)로부터 (배터리 시스템(202)과 같은) 적어도 하나의 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템을 접속 또는 분리하도록 상기 측정/제어 회로(212)에 지시하고 및/또는 DC-AC 전력 변환 시스템 내에 포함된 DC-AC 양방향 인버터(206)를 인에이블 또는 디스에이블하기 위한 제어 시스템(216)을 포함한다. 예를 들면, 그러한 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 전기-화학(예를 들면, 배터리 셀) 에너지 저장 시스템, 용량성 충전 에너지 저장 시스템, 연료 셀 에너지 저장 및/또는 발생 시스템, 광전지 에너지 생성 시스템, 또는 임의의 다른 적합한 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템으로 구현될 수 있다.
지락 검출기(214)는 높은 전압 및 높은 값의 저항(R30, R31)(도 2 참조)으로 구성된 절연 네트워크(218)를 통해 DC 버스(204)의 양극 측 및 음극 측 모두에 접속된다. 지락 검출기(214)는 접지 전위에 대하여 DC 버스(204)의 양극 측 및 음극 측에서 발생하는 AC 전압 진폭 및 DC 전압 레벨을 모니터링, 증폭 및/또는 필터링하고, 상기 모니터링된 DC 전압 레벨 및 AC 전압 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 발생시키기 위한 아날로그 조절 회로(302)(도 3 참조)를 포함한다. 상기 지락 검출기(214)는, 상기 아날로그 조절 회로(302)에 의해 발생된 DC 전압 값들을 수신하고 상기 DC 전압 값들을 처리하여 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 지락을 검출하도록 하는 프로그램가능한 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러(304)를 더 포함한다. 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내에서 그러한 지락을 검출하면, 상기 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 그 디지털 출력들(DO2, DO3, DO4) 중 하나 이상에서, 지락의 존재 및/또는 위치(예를 들면, DC 지락, AC 지락; 도 3 참조) 및/또는 기능불량(malfunction)(예를 들면, DC 버스(204) 상의 유효하지 않은 상태(invalid condition))을 나타내거나 경고하기 위한 하나 이상의 상태 신호들을 적어도 하나의 신호 라인(223)을 통해 제어 시스템(216)에 제공하고, 상기 제어 시스템은 상기 상태 신호들에 의해 제공된 정보에 기초하여 DC 버스(204)로부터 배터리 시스템(202) 내의 복수의 배터리 셀(203)을 분리하도록 신호 라인(217)을 통해 측정/제어 회로(212)에 지시하고 및/또는 DC-AC 전력 변환 시스템 내의 DC-AC 양방향 인버터(206)를 디스에이블하도록 제어 라인(219)을 통해 제어 신호를 제공할 수 있다.
도 2의 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200)은 전력 시스템에서 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200)은 복수의 배터리 셀(203) 및 하나 이상의 전력 접촉기(205), DC 버스(204), DC-AC 양방향 인버터(206), 및 절연된 권선(209)을 갖는 절연 변압기(208)를 포함하는 배터리 시스템(202)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, DC 버스(204)는 배터리 시스템(202)과 DC-AC 양방향 인버터(206) 사이에 배치되고, 절연 변압기(208, 209)는 DC-AC 양방향 인버터(206)와 AC 전력 그리드 사이에 배치된다. 제어 시스템(216)은 (1) 신호 라인(217)에 의해 측정/제어 회로(212)에 통신가능하게 결합되고, (2) 신호 라인(223) 및 신호 라인(225)에 의해 지락 검출기(214)에 통신가능하게 결합되고, (3) 제어 라인(219)에 의해 DC-AC 양방향 인버터(206)에 통신가능하게 결합된다. 복수의 배터리 셀(203)은 직렬 및/또는 병렬로 배터리 시스템(202) 내에서 상호접속될 수 있고, 하나 이상의 반도체 디바이스, 릴레이들, 또는 임의의 다른 적절한 스위칭 소자들을 포함할 수 있는 전력 접촉기들(205)에 의해 DC 버스(204)에 연결될 수 있다. 일단 복수의 배터리 셀(203)이 전력 접촉기들(205)에 의해 DC 버스(204)에 접속되면, 배터리 셀들(203)은 DC 버스(204) 상에 DC 전력을 공급하도록 동작할 수 있다. DC-AC 양방향 인버터(206)는 복수의 배터리 셀(203)에 의해 공급된 DC 전력을 예를 들면 480 볼트 AC, 3상의 AC 전력으로 변환할 수 있으며, 이는 다시 절연 변압기(208, 209)를 통해 AC 전력 그리드로 공급될 수 있다.
도 3은 도 2의 지락 검출 시스템(210)에 포함된 지락 검출기(214)를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지락 검출기(214)는 아날로그 조절 회로(302) 및 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)를 포함한다. 아날로그 조절 회로(302)는 접지 전위에 대하여 DC 버스(204)의 양극(+DC) 측 상에서 발생하는 AC 전압 진폭들 및 DC 전압 레벨들을 모니터링, 증폭 및/또는 필터링하고, 모니터링된 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 발생하기 위한 제 1 아날로그 조절 회로(302a)를 포함한다. 아날로그 조절 회로(302)는 또한, 접지 전위에 대하여 DC 버스(204)의 음극(-DC) 측 상에서 발생하는 AC 전압 진폭들 및 DC 전압 레벨들을 모니터링, 증폭 및/또는 필터링하고, 모니터링된 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 발생하기 위한 제 2 아날로그 조절 회로(302b)를 포함한다.
보다 구체적으로, 아날로그 조절 회로(302a)는 절연 네트워크(218)에 포함된 저항(R30)을 통해 DC 버스(204)의 +DC 측 상에서 발생하는 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들을 모니터링한다. 유사하게, 아날로그 조절 회로(302b)는 절연 네트워크(218)에 포함된 저항(R31)을 통해 DC 버스(204)의 -DC 측 상에서 발생하는 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들을 모니터링한다. 저항(R30) 및 저항(R31)은 DC 버스(204)의 +DC 측 및 -DC 측 상의 각각의 비교적 높은 DC 전압 레벨들을 수 볼트 DC까지 감소시킬 수 있으며, 이러한 것은 아날로그 조절 회로(302) 및 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)가 감소된 DC 전압 레벨들(예를 들면, 5 볼트 DC)에서 동작하는 표준적인 기존의 구성요소들을 사용하여 구현될 수 있게 한다. 예를 들면, 절연 네트워크(218) 내의 저항들(R30, R31)은 각각 적어도 500,000 옴 또는 임의의 다른 적절한 값의 저항 값을 가질 수 있다.
아날로그 조절 회로(302a)(도 3 참조) 내에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압은 연산 증폭기(A1) 및 저항들(R2, R3)을 포함하는 연산 증폭기 회로(302a.1)에 의해 증폭되고, 저항(R4) 및 커패시터(C1)를 포함하는 저역 통과 필터 회로(302a.2)에 의해 필터링된다. 아날로그 조절 회로(302a)는 연산 증폭기(A1)의 양극(비-반전) 입력과 2.5 볼트 또는 임의의 다른 적절한 전압 레벨과 같은 표준 기준 전압 레벨(+Vref) 사이에 접속된 추가의 저항(R1)을 포함한다. 저항(R30)과 함께 저항(R1)은 전술한 바와 같이 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 비교적 높은 DC 전압 레벨을 수 볼트 DC까지 감소시킬 수 있는 전압 분배기를 형성한다. 한 실시예에서, 저항들(R1 및 R30)의 저항 값들의 비는, DC 버스(204)의 +DC 측 상의 약 +/- 1,200 볼트 DC의 DC 전압에 대해, 저항(R1) 양단의 감소된 DC 전압이 약 +/- 2 볼트 DC가 되도록 될 수 있다. DC 버스(204)의 +DC 측 상의 전압은 접지 전위에 대해 양의 값(positive) 또는 음의 값(negative)이 될 수 있다는 것을 유의해야한다. 저항(R1) 양단의 DC 전압은(R2+R3)/R3의 이득으로 연산 증폭기 회로(302a.1)에 의해 증폭되고, 증폭된 DC에서 모든 AC 성분을 제거하기 위해 저역 통과 필터 회로(302a.2)에 의해 필터링되어, 그에 따라 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 1 아날로그 입력(ANA1)에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값을 발생시킨다.
아날로그 조절 회로(302a)(도 3 참조)와 관련하여, DC 버스(204)의 +DC 측 상의 AC 전압은 커패시터(C2) 및 저항(R5)을 포함하는 고역 통과 필터 회로(302a.3)에 의해 필터링되고, 연산 증폭기(A2) 및 저항들(R6, R7)을 포함하는 연산 증폭기 회로(302a.4)에 의해 증폭되고, 다이오드(D1), 저항(R8), 및 커패시터(C3)를 포함하는 정류기/필터 회로(304a.5, 304a.6)에 의해 정류 및 필터링된다. 고역 통과 필터 회로(302a.3)에서, 캐패시터(C2) 및 저항(R5)의 값들은 AC 전압의 감쇠가 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 AC 전압의 최저 기대 주파수(예를 들면, 50 또는 60 Hz)에서 작아지도록 선택될 수 있다. 저항(R1) 양단의 AC 전압은 고역 통과 필터 회로(302a.3)에 의해 필터링되고, (R6+R7)/R7의 이득으로 연산 증폭기 회로(302a.4)에 의해 증폭되며, 정류기/필터 회로(304a.5, 304a.6)에 의해 정류/필터링되어, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 2 아날로그 입력(ANA2)에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 AC 전압 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값을 발생시킨다.
마찬가지로, 아날로그 조절 회로(302b)(도 3 참조) 내에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압은 연산 증폭기(A11) 및 저항들(R12, R13)을 포함하는 연산 증폭기 회로(302b.1)에 의해 증폭되고, 저항(R14) 및 커패시터(C11)를 포함하는 저역 통과 필터 회로(302b.2)에 의해 필터링된다. 아날로그 조절 회로(302b)는 연산 증폭기(A11)의 양극(비-반전) 입력과 미리 결정된 기준 전압 레벨(+Vref) 사이에 접속된 추가적인 저항(R11)을 포함한다. 저항(R11)은 저항(R31)과 함께 전술한 바와 같이 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 상대적으로 높은 DC 전압 레벨을 수 볼트의 DC로 감소시키는 전압 분배기를 형성한다. 한 실시예에서, 저항들(R11 및 R31)의 저항 값들의 비는, DC 버스(204)의 -DC 측 상의 약 +/- 1,200 볼트 DC의 DC 전압에 대해, 저항(R11) 양단의 감소된 DC 전압이 약 +/- 2 볼트 DC가 될 수 있도록 된다. DC 버스(204)의 +DC 측 상의 전압과 마찬가지로, DC 버스(204)의 -DC 측 상의 전압은 접지 전위에 대해 양의 값 또는 음의 값이 될 수 있다는 것을 유념해야한다. 저항(R11) 양단의 DC 전압은 (R12+R13)/R13의 이득으로 연산 증폭기 회로(302b.1)에 의해 증폭되며, 상기 증폭된 DC 전압에서 모든 AC 성분들을 거부하도록 저역 통과 필터 회로(302b.1)에 의해 필터링되어, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 3 아날로그 입력(ANA3)에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값을 발생시킨다.
또한, 아날로그 조절 회로(302b)(도 3 참조)와 관련하여, DC 버스(204)의 -DC 측 상의 AC 전압은 커패시터(C12) 및 저항(R15)을 포함하는 고역 통과 필터 회로(302b.3)에 의해 필터링되고, 연산 증폭기(A12) 및 저항들(R16, R17)을 포함하는 연산 증폭기 회로(302b.4)에 의해 증폭되며, 다이오드(D11), 저항(R18), 및 커패시터(C13)를 포함하는 정류기/필터 회로(304b.5, 304b.6)에 의해 정류 및 필터링된다. 고역 통과 필터 회로(302a.3)에서와 같이, 고역 통과 필터 회로(302b.3)에 포함된 커패시터(C12) 및 저항(R15)의 값들은, AC 전압의 감쇠가 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 AC 전압의 최저 기대 주파수(예를 들면, 50 또는 60 Hz)에서 작아지도록 선택될 수 있다. 저항(R11) 양단의 AC 전압은 고역 통과 필터 회로(302b.3)에 의해 필터링되고, (R16+R17)/R17의 이득으로 연산 증폭기 회로(302b.4)에 의해 증폭되며, 정류기/필터 회로(304b.5, 304b.6)에 의해 정류/필터링되어, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 4 아날로그 입력(ANA4)에서, 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 AC 전압 진폭에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값을 발생시킨다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)(도 3 참조)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 아날로그 입력들(ANA1, ANA2, ANA3, ANA4)에서 아날로그 조절 회로(302)에 의해 발생된 DC 전압 값들을 제어하고, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 DC 또는 AC 지락을 검출하도록 상기 DC 전압 값들을 처리한다. 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)로 하여금 DC 버스(204)의 +DC 또는 -DC 측과 접지 전위 사이의 전압 레벨을 모니터링하고, 상기 모니터링된 전압 레벨에 기초하여 복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 부근에서 DC 지락을 검출할 수 있도록 하기 위해, 지락 검출기(214)는 반도체 디바이스 또는 임의의 다른 적합한 스위칭 소자와 같은 스위치(221), 및 DC 버스(204)의 +DC 측과 상기 스위치(221) 사이에 접속된 부하 저항(220)을 더 포함한다. 예를 들면, 복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점에 또는 근접하게 위치된 그러한 DC 지락은 상기 접속된 배터리 셀들(203)의 대략 중간 지점에 있는 노드와 접지 사이에서 일어나는낮은 저항 경로(222)(도 2 참조)에 의해 야기될 수 있다. 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 그 디지털 출력(DO1)에서, 0.2 초 또는 임의의 다른 적절한 시간간격과 같은 비교적 짧은 시간 간격 동안 매 2 초 또는 임의의 다른 적절한 시간과 같이 매 수 초로 반복적으로 또는 주기적으로 상기 부하 저항(220)을 접지 전위에 접속하기 위해 제어 신호를 스위치(221)의 제어 입력에 제공할 수 있다. 예를 들어, 그러한 비교적 짧은 시간 간격의 듀티 사이클은 5 % 미만이 될 수 있고, 결과적으로 1 와트 미만의 부하 저항(220)에서의 전력 손실이 된다. 한 실시예에서, 접지 전위에 대한 전체 누설이 약 2,000 옴보다 클 때 부하 저항(220)은 DC 버스(204) 상에 측정가능한 전압 시프트를 발생시키도록 50,000 옴의 값을 가질 수 있다.
복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 부근의 DC 지락의 이러한 검출은 다음의 예시적인 예 및 도 2 내지 도 4b를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 이 예에서, "+DC"(도 4a 및 도 4b 참조)는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨(도 2 및 도 4a 참조)에 대응하고, "-DC"(도 4a 및 도 4b 참조)는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨(도 2 및 도 4a 참조)에 대응하고, "Ctrl"(도 4a 및 4b 참조)은 스위치(221)의 제어 입력(도 2 내지도 4a 참조)으로 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 제공된 제어 신호(도 3 참조)에 대응한다. 복수의 배터리 셀들(203)(도 2 참조)은 전력 접촉기들(205)(도 2 참조)에 의해 DC 버스(204)에 접속되어 DC 전력을 DC 버스(204) 상에 공급하고, DC 전압 레벨들(+DC 및 -DC)은 접지 전위에 대해 각각 "V1" 및 "V2"(도 4a 및 도 4b 참조)와 동일하게 된다. 이 예에서, 복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 또는 그 부근에서 DC 지락을 야기하는 낮은 저항 경로(222)(도 2 참조)는 접지에 대해 1000 옴 저항으로 표시되고, 접속된 배터리 셀들(203)은 900 볼트 DC 배터리로 작동하도록 구성된다.
도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)(도 3 참조)는 시간 "T2"(도 4b 참조)와 "T1"(도 4b 참조) 사이의 차에 대응하는 짧은 시간 간격(예를 들면, 0.2 초) 동안 제어 신호를 어서트(assert)할 수 있으며, 그에 따라 짧은 시간 간격(즉, T2-T1)의 지속시간 동안 접지 전위에 대해 부하 저항(220)을 접속한다. 상기 시간 간격 동안 접지 전위에 접속되는 부하 저항(220)(예를 들면, 50,000 옴)에 응답하여, T2-T1의 전압 레벨인 +DC는 음의 방향에서 순간적으로 시프트하여, DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨에서 시간 T1으로부터 시간 T2까지 변화 ΔT1(도 4b 참조)을 야기한다. 유사하게, 전압 레벨 -DC가 음의 방향에서 순간적으로 시프트하여, DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨에서 시간 T1으로부터 시간 T2까지 대응하는 변화 ΔT2(도 4b 참조)을 야기한다.
아날로그 조절 회로(302a)(도 3 참조)는 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨에서 변화 ΔV1을 모니터링하고, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 1 아날로그 입력(ANA1)에서 상기 모니터링된 변화 ΔV1에 대응하는 DC 전압 값을 발생시킬 수 있다. 마찬가지로, 아날로그 조절 회로(302b)(도 3 참조)는 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨에서 변화 ΔV2를 모니터링하고, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제 3 아날로그 입력(ANA3)에서 상기 모니터링된 변화 ΔV2에 대응하는 DC 전압 값을 발생시킬 수 있다. DC 버스(204)의 +DC 측 또는 -DC 측 상의 DC 전압 레벨의 변화 ΔV1 또는 ΔV2가 5 볼트 DC 또는 임의의 다른 적절한 전압 레벨보다 작은 것으로 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)가 판정하다면, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 또는 그 부근에서의 DC 지락 상태의 표시를 신호 라인(223)을 통해 제어 시스템(216)으로 제공할 수 있다.
이 예에서, (복수의 접속된 배터리 셀들(203)에 의해 나타낸 바와 같이) 900 볼트 DC 배터리의 대략 중간 지점에서 DC 지락(예를 들면, 접지에 대한 1,000 옴 저항)이 일어나면, 부하 저항(220)(예컨대, 50,000 옴)을 접지에 순간적으로 접속함으로써 야기된 전압의 변화(ΔV1 또는 ΔV2)(도 4b 참조)는 약 5 볼트 DC가 될 것으로 예상된다. 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는, 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 부근의 DC 지락을 나타내기 위한 임계 전압 레벨로서 그러한 전압 레벨, 예를 들면 5 볼트 DC를 사용할 수 있다. 한 실시예에서, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는, 부하 저항(220)이 접지에 접속되어있는 동안, 시간 간격 T2-T1(도 4b 참조) 동안에 전압 변화 ΔV1 또는 ΔV2(도 4b 참조)의 하나 이상의 측정치를 취하도록 구성될 수 있다. 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)가 각각의 측정 값 중 어느 것도 5 볼트 DC의 임계 전압 레벨보다 크지 않다고 판정하면, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 그 디지털 출력(DO2)(도 3 참조)에서, 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 근방에서 DC 지락의 존재 표시를 제공할 수 있다. 그렇지 않고, 시간 간격 T2-T1 동안에 전압 변화 ΔV1 또는 ΔV2의 상기 각 측정치가 각각 5 볼트 DC의 임계 전압 레벨보다 큰 것으로 판정되면, DC 지락이 없는 것으로 표시될 것이다.
예시적인 동작 모드에서, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는, 각각의 DC 전압 값을 입력으로서 적어도 하나의 알고리즘에 제공하고, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)와 연관된 내부 또는 외부 메모리(306)(도 3 참조)에 저장된 파라미터 값들의 하나 이상의 세트들에 따라 상기 알고리즘을 실행함으로써, 그 아날로그 입력들(ANA1, ANA2, ANA3, ANA4)에서 DC 전압 값들을 처리할 수 있다. 한 실시예에서, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속되는 경우와, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리되는 경우에, 파라미터 값들의 상이한 세트들이 이용될 수 있다. 각각의 경우에, 파라미터 값들의 각 세트가 사용자에 의해 입력될 수 있고, 그에 속하는 것은 다음과 같다: (1) DC 버스(204) 양단의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들, (2) 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들, (3) 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 미리 결정된 최대/최소 DC 전압 레벨들, (4) 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 미리 결정된 최대/최소 AC 전압 진폭들, 및 (5) 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 미리 결정된 최대/최소 AC 전압 진폭들.
에너지 저장 및/또는 방생 시스템(200) 내의 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 상의 DC 버스(204)의 +DC 측 및 -DC 측 모두에서 발생하는 DC 전압의 레벨들 및 AC 전압의 진폭들을 모니터링함으로써, 그리고 각각의 DC 전압 값을 적어도 하나의 알고리즘에 입력하고 파라미터 값들의 하나 이상의 세트들에 따라 상기 알고리즘을 실행하는 것과 같이 상기 모니터링된 DC 전압 레벨들 및 AC 전압 진폭들에 비례하거나 또는 대응하는 DC 전압 값들을 처리함으로써, 지락 검출 시스템(210)은 바람직하게 DC-AC 전력 변환 시스템의 DC 측 상에서뿐만 아니라 AC 측 상에서도 지락의 존재 및 위치를 검출할 수 있다.
지락 검출 시스템(210)(도 2 참조)의 동작이 다음의 추가적인 예시적인 예를 참조하여로 더욱 이해될 것이다. 이 예에서, 지락 검출기(214) 내의 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)(도 3 참조)는, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속되어있는 경우에 그리고 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리되는 경우에, 파라미터 값들의 상이한 세트들에 따라 알고리즘을 실행한다.
복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속되는 경우, 제어 시스템(216)에 포함된 고 임피던스 측정 회로(215)(도 2 참조)와 같은 고 임피던스 회로, 측정/제어 회로(212)에 포함된 고 임피던스 측정 회로, 및/또는 지락 검출기(214)에 포함된 고 임피던스 아날로그 조절 회로(302)는 일반적으로 DC 버스(204) 상의 전압에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 그러나, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리되는 경우, 이러한 고 임피던스 회로는 DC 버스(204) 상의 전압에 영향을 줄 수 있다. 이 예에서, 따라서 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리된 경우의 파라미터 값들의 세트가 그러한 고 임피던스 회로에서 음의 바이어스를 취하도록 선택된다. 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리되는 경우에 대한 이러한 파라미터 값들은 대안적으로 그러한 고 임피던스 회로에서 양의 바이어스를 취하도록 선택될 수 있다. 사용자는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측과 -DC 측 사이의 DC 저항의 선택된 값들에 대해 DC 버스(204) 상에 발생하는 DC 전압 레벨들 및/또는 AC 전압 진폭들의 측정들에 적어도 기초하여 파라미터 값들의 상이한 세트들을 산출할 수 있다. 이 예에서, 예시적인 DC 저항 값들은 1,000 옴 내지 5,000 옴 사이가 되도록 선택되고, 측정된 DC 전압 레벨들 및/또는 AC 전압 진폭들에 대한 그러한 DC 저항 값들의 영향은 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 DC 및/또는 AC 지락들의 검출을 위한 트리거 지점들을 결정하는데 사용된다.
복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속된 경우에 대한 DC 버스(204) 상의 DC 전압 레벨들에 대응하는 파라미터 값들의 제 1 예시적인 세트가 하기의 표 I에 제공된다.
표 I
Figure 112017089966943-pct00001
복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리된 경우에 대한 DC 버스(204) 상의 DC 전압 레벨들에 대응하는 파라미터 값들의 제 2 예시적인 세트가 하기의 표 II에 제공된다.
표 II
Figure 112017089966943-pct00002
복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리된 경우는 물론, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속된 경우에 적용가능한 DC 버스(204) 상의 AC 전압 진폭들에 대응하는 파라미터 값들의 제 3 예시적인 세트가 하기의 표 III에 제공된다. 표 III에서, (1) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200)에 "아무런 영향도 미치지 않고", (2) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 모니터링, 제어, 및/또는 통신 회로들에 전기적 "노이즈"를 결합시키고, (3) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 "잠재적 위험" 상태를 야기할 것으로 예상될 수 있는, 예시적인 최소 및 최대 AC 전압 진폭들의 피크-투-피크(p-p)가 제공된다.
표 II
Figure 112017089966943-pct00003
이 예에서, 지락 검출기(214) 내의 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 하기에 기술된 바와 같이 그 아날로그 입력들(ANA1, ANA2, ANA3, ANA4)에서의 DC 전압 값들을 예시적인 알고리즘으로 입력으로서 제공할 수 있으며, 이후에 앞서 표 I, 표 II, 및 표 III에 제공된 파라미터 값들의 예시적인 세트들에 따라 상기 예시적인 알고리즘을 실행할 수 있다.
Figure 112017089966943-pct00004
상기 기술된 예시적인 알고리즘에서, "+DC"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨에 대응하고, "-DC"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨에 대응하고, "+AC"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 AC 전압 진폭에 대응하고, "-AC"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 AC 전압 진폭에 대응한다. 또한, "DC GF", "AC GF(major)"및 "AC GF(minor)" 각각은 하나 이상의 상태 신호(즉, DC 지락, AC 지락; 도 3 참조)가 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 어서트되어 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 DC 또는 AC 지락의 존재 및 위치를 나타낼 수 있는, 조건을 나타낸다.
특히, "DC GF"는 DC 지락이 DC 버스(204)의 +DC 측 또는 -DC 측으로부터 접지로의 낮은 저항 경로에 의해 야기될 수 있는 조건을 나타낸다. 예를 들면, +DC와 -DC 사이의 차이가 500 볼트 DC보다 크거나 같으면, +DC 또는 -DC의 크기가 100 볼트 DC 미만인 조건은 DC 지락을 나타내게 될 수 있다(DC GF, 식(1) 참조). 또한, +DC와 -DC 간의 차이가 20 볼트 DC 이상이지만 DC 500 볼트 미만인 경우, +DC 또는 -DC의 크기가 5 볼트 DC 미만인 조건은 DC 지락을 나타내게 될 수 있다(DC GF, 식(2) 참조). 더욱이, +DC와 -DC 사이의 차이가 20 볼트 DC 이하라면, 접지에 대한 낮은 저항 경로에 의해 야기된 지락으로 인한 위험 상태가 존재하지 않을 가능성이 높은데, DC 버스(204) 양단의 그러한 비교적 낮은 전압은 대체로 그러한 낮은 저항 경로로부터 위험한 에너지 소산을 발생시키지 않을 것이기 때문이다. +DC와 -DC 사이의 차이가 0 볼트 DC와 같은 상황에서는 DC 지락가 존재할 수 없다(DC GF, 식(3) 참조).
또한, "AC GF(major)"는 절연 변압기(208)의 임의의 권선(예컨대, 권선(209))으로부터 접지까지의 낮은 저항 또는 낮은 임피던스 경로에 의해 야기된 주요 AC 지락의 조건을 나타내며, 접지 전위에 대하여 DC 버스(204)의 +DC 측 또는 -DC 측에 부과될(impressed) 잠재적으로 위험한 진폭을 갖는 AC 전압을 야기한다. 예를 들면, +AC 또는 -AC가 400 볼트 p-p보다 큰 조건은 주요 AC 지락(AC GF(major), 식(4) 참조)을 나타내게 될 수 있다. 또한, "AC GF(minor)"는 절연 변압기(208)의 임의의 권선(예컨대, 권선(209))으로부터 접지까지의 낮은 저항 또는 낮은 임피던스 경로에 의해 야기되는 사소한 AC 지락의 조건을 나타내며, 접지 전위에 대하여 DC 버스(204)의 +DC 측 또는 -DC 측에 부과될, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 임의의 모니터링, 제어, 및/또는 통신 회로들에 전기적 "노이즈"를 결합시킬 가능성이 높은 진폭을 갖는 AC 전압을 야기한다. 예를 들면, +AC 또는 -AC가 100 볼트 p-p보다 큰 조건은 사소한 AC 지락(AC GF(minor), 식(5) 참조)을 나타내게 될 수 있다.
이 예에서, 상기 개략적으로 예시된 알고리즘은 상태 신호들 중 하나(예를 들면, 기능불량(Malfunction); 도 3 참조)가 DC 버스(204) 상의 예기치 않거나 또는 유효하지 않은 상태를 나타내기 위해 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 어서트(assert)될 수 있는 추가적인 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, DC 버스(204) 상의 -DC 측 또는 +DC 측과 접지 전위 사이의 DC 전압 레벨의 크기가 통상적으로 1,000 볼트 DC 미만이지만, 접지 전위에 대한 -DC 또는 +DC의 크기의 뒤이은 측정치가 1,200 볼트 DC보다 크다면, DC 버스(204) 상의 기능불량 또는 다른 유효하지 않은 상태의 존재를 나타내는 상태 신호가 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 디지털 출력(DO4)에 제공될 수 있다. 따라서, 예시적인 알고리즘의 추가적인 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112017089966943-pct00005
여기서 "|-DC|"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 DC 전압 레벨의 크기에 대응하고, "|+DC|"는 접지 전위에 대한 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 DC 전압 레벨의 크기에 대응한다. 따라서, 접지 전위에 대한 -DC 또는 +DC의 측정된 크기가 1,200 볼트 DC 또는 임의의 다른 적절한 전압 크기보다 큰 조건은 DC 버스(204) 상의 기능불량 또는 유효하지 않은 상태를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 예시적인 파라미터 값들의 세트에 따라 위에서 설명된 예시적인 알고리즘을 실행하면, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)는 하나 이상의 디지털 출력들(DO2, DO3, DO4)에서, 지락(즉, DC 지락, AC 지락; 도 3 참조) 및/또는 기능불량(예를 들면, DC 버스(204) 상의 유효하지 않은 상태)의 존재 및 위치를 나타내거나 또는 그에 대한 경고를 나타내도록 신호 라인(223) 상의 하나 이상의 상태 신호들을 제어 시스템(216)에 제공한다. 예시적인 알고리즘에 관련하여, 만일 상태 신호가 어서트된 조건이 "DC GF"(상기 식 (1), (2), 및 (3) 참조) 또는 "AC GF(major)"(상기 식 (4) 참조)로 표현된다면, 제어 시스템(216)은 신호 라인(217)을 통해 DC 버스(204)로부터 복수의 배터리 셀들(203)을 분리하도록 측정/제어 회로(212)를 지시할 수 있고, 및/또는 제어 라인(219)을 통해 DC-AC 양방향 인버터(206)를 디스에이블하도록 제어 신호를 제공할 수 있으며, 그에 따라 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200)의 적어도 부분적인 정지(shutdown)를 야기한다.
개시된 지락 검출 시스템을 동작 방법이 도 5a 뿐만 아니라 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 설명된다. 블록(502)(도 5a 참조)에 도시된 바와 같이, (1) 접지 전위에 대해 DC 버스(204)의 양극(+DC) 측 상의 DC 전압의 레벨에 비례하는 제 1 DC 전압 값(도 2 참조), (2) 접지 전위에 대해 DC 버스(204)의 +DC 측 상의 AC 전압의 진폭에 비례하는 제 2 DC 전압 값, (3) 접지 전위에 대해 DC 버스(204)의 음극(-DC) 측 상의 DC 전압의 레벨에 비례하는 제 3 DC 전압 값, (4) 접지 전위에 대해 DC 버스(204)의 -DC 측 상의 AC 전압의 진폭에 비례하는 제 4 DC 전압 값이, 지락 검출기(214)에 포함된 아날로그 조절 회로(302)(도 3 참조)에 의해 발생된다. 블록(504)에 도시된 바와 같이, 아날로그 조절 회로(302)에 의해 발생된 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 DC 전압 값들은, 각각의 DC 전압 값을 입력으로서 적어도 하나의 알고리즘으로 제공함으로써 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 처리된다. 블록(506)에 도시된 바와 같이, 알고리즘은 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)에 접속된 경우 하나 이상의 제 1 세트의 파라미터 값들 및 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리된 경우 제 2 세트의 파라미터 값들에 따라 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 실행되며, 여기서 제 1 및 제 2 세트들의 파라미터 값들은 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)와 연관된 메모리(306)에 저장된다. 블록(508)에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 적어도 하나의 DC 또는 AC 지락의 존재 및 위치는 아날로그 조절 회로(302)에 의해 발생된 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 DC 전압 값들의 처리 결과에 기초하여 검출된다.
복수의 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점 부근의 DC 지락을 검출하는데 사용하기 위한, 개시된 지락 검출 시스템을 동작시키는 또 다른 방법이 도 5b는 물론 도 2 내지 도 4b를 참조하여 이하에서 설명된다. 블록(510)에 도시된 바와 같이(도 5b 참조), 부하 저항(220)(도 2 내지 도4a 참조)은 DC 버스(204)의 양극(+DC) 측 또는 음극(-DC) 측(도 2 내지 도 4a 참조)과 접지 전위 사이에 스위치 가능하게 접속되도록 제공된다. 블록(512)에 도시된 바와 같이, 부하 저항(220)은 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)의 제어 하에서(도 3 참조) DC 버스(204)의 +DC 또는 -DC 측과 접지 전위 사이에 미리 결정된 시간 기간 T2-T1(도 4b 참조) 동안 스위치 가능하게 접속된다. 블록(514)에 도시된 바와 같이, 상기 시간 기간 T2-T1 동안(도 4b 참조) 전압 변화 ΔV1 또는 ΔV2(도 4b 참조)에 비례하는 하나 이상의 DC 전압 값들이 아날로그 조절 회로(302)에 의해 발생되고(도 3 참조), 그 뒤에 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 제공된다. 블록(516)에 도시된 바와 같이, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해, 전압 변화 ΔV1 또는 ΔV2의 각각의 측정치 중 어느 것이 미리 결정된 DC 전압 임계치보다 큰지에 대한 결정이 이루어진다. 블록(518)에 도시된 바와 같이, 전압 변화 ΔV1 또는 ΔV2의 각각의 측정치 중 어느 것도 상기 미리 결정된 DC 전압 임계치보다 크지 않은 경우, 접속된 배터리 셀들(203)의 중간 지점에 또는 그 근처에 DC 지락의 존재에 대한 표시가 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)에 의해 제공된다.
개시된 시스템 및 방법의 상기 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 이들 예시적인 실시예들에 대한 수정 및/또는 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 지락 검출기(214)(도 2 참조) 내의 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)(도 3 참조)에 의해 실행가능한 상술한 예시적인 알고리즘(들)은 DC 및/또는 AC 지락들의 존재 및 위치를 검출하는 것을 향상시키고 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내에서 그러한 지락의 오탐지 표시(false positive indication)의 발생을 감소시키기 위해 하나 이상의 시간 제약을 이용하도록 수정될 수 있다. 빠른 지락 검출을 제공하는 것(예를 들면, 1초 미만의 지연)과 과도 효과 등으로 인한 의사(spurious) 오탐지 표시를 피하기 위한 것 사이에서의 밸런스를 달성하기 위해, 그러한 예시적인 알고리즘(들)은 특정한 지락 상태들을 무시하고, 특정한 지락 상태들의 표시의 제공을 지연하고, 및/또는 DC 버스(204) 상에서 발생할 수 있는 DC 전압 레벨들 및/또는 AC 전압 진폭들의 점진적인 변화들을 고려하도록 수정될 수 있다. 그러한 알고리즘(들)은, 예를 들면, 0.5 초 또는 임의의 다른 적절한 시간 기간과 같은 미리 결정된 시간 기간보다 미만으로 지속하는 특정한 지락 상태를 무시하도록 수정될 수 있다. 그러한 지락 상태들은 DC 지락, AC 지락, 또는 DC 및 AC 지락 모두에 적용될 수 있다. 또한, 특정한 지락 상태들이 무시될 수 있는 그러한 미리 결정된 시간 주기(들)는 시스템 내의 장비 스위칭에 의해 야기되는 과도 효과, 예상되는 전력선 교란 등과 같은 시스템 동작 특성에 기초할 수 있다.
더욱이, 그러한 예시적인 알고리즘(들)은 DC 버스(204)의 +DC 측 및/또는 -DC 측과 접지 전위 사이에 존재할 수 있는 비교적 큰 커패시턴스로 인해 DC 버스(204) 상에 발생하는 DC 전압 레벨 및/또는 AC 전압 진폭의 점진적인 변화를 고려하도록 수정될 수 있다. 예를 들면, 복수의 배터리 셀들(203)이 DC 버스(204)로부터 분리될 때 DC 버스(204) 상의 전압 판독 값의 점진적인 변화가 발생하여, 높은 임피던스 측정 회로로 인해 복수의 배터리 셀들(203)과 DC 버스(204) 사이에 비교적 높은 레벨의 임피던스를 초래할 수 있다. 그러한 높은 레벨의 임피던스가 DC 버스(204)의 +DC 측 및/또는 -DC 측과 접지 전위로부터의 커패시턴스와 결합하면, DC 버스(204) 상의 전압 판독 값이 실질적으로 지수 함수적으로 증가하지만 시상수는 몇 초가 된다. 그러한 전압 판독 값이 DC 버스(204) 상에서 점진적으로 증가하는 동안, DC 버스(204) 상에 발생하는 DC 전압 레벨 또는 AC 전압 진폭은 DC 또는 AC 지락의 검출에 대한 특정한 기준을 충족시킬 수도 있으며, 어쩌면 DC 또는 AC 지락의 오탐지 표시를 일으킬 수 있다. 0.1 초 또는 임의의 다른 적절한 시간 간격과 같은 비교적 짧은 미리 결정된 시간 간격으로 DC 버스(204) 상에 발생하는 DC 전압 레벨 및/또는 AC 전압 진폭의 판독 값들을 얻도록 그러한 알고리즘을 수정함으로써, 상기 알고리즘(들)은 DC 버스(204) 상의 정상 전압(steady voltage)으로 특징되는 실제 지락 상태와 지락 표시를 트리거하지 않아야 할 DC 버스(204) 상의 커피시턴스의 점진적 변화 사이를 더 잘 구별할 수 있게 될 수 있다.
또한 본 명세서에서, 지락 검출기(214)(도 2 참조)는 아날로그 조절 회로(302)(도 3 참조) 및 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304)(도 3 참조)를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 아날로그 조절 회로(302) 및 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(304) 회로의 일부 또는 전부는 프로그램가능한 디지털 신호 프로세서(DSP) 및 컴퓨터 프로그램 메모리를 사용하여 구현될 수 있으며, 이들은 에너지 저장 및/또는 발생 시스템(200) 내의 기능불량(예를 들면, DC 버스(204) 상의 유효하지 않은 조건) 및/또는 지락(예를 들면, DC 지락, AC 지락; 도 3 참조)의 존재 및 위치를 검출하기 위해 DC 버스(204) 상에서 발생하는 DC 전압 레벨 및/또는 AC 전압 진폭을 분석하도록 본 명세서에서 설명된 예시적인 소프트웨어 알고리즘(들)으로 프로그램될 수 있다.
당업자는 전술한 시스템 및 방법의 추가적인 수정 및/또는 변형이 본 명세서에 개시된 발명 개념으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위를 제외하고는 제한적으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (22)

  1. 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락(ground faults)을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 직류(DC) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템, DC 버스, DC-교류(AC) 전력 변환 시스템, 및 절연 변압기를 포함하고, 상기 DC-AC 전력 변환 시스템은 DC-AC 양방향 인버터를 포함하고, 상기 DC 버스는 상기 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템과 상기 DC-AC 양방향 인버터 사이에 접속되고, 상기 절연 변압기는 상기 DC-AC 양방향 인버터와 AC 전력 그리드 사이에 접속되며,
    상기 방법은:
    아날로그 조절 회로에 의해, 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 양극(+DC) 측 상의 제 1 DC 전압의 레벨, 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 진폭, 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극(-DC) 측 상의 제 2 DC 전압의 레벨, 및 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 진폭을 모니터링하는 단계:
    상기 아날로그 조절 회로에 의해, 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 DC 전압의 모니터링된 레벨에 대응하는 제 1 DC 전압 값, 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 모니터링된 진폭에 대응하는 제 2 DC 전압 값, 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 DC 전압의 모니터링된 레벨에 대응하는 제 3 DC 전압 값, 및 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 모니터링된 진폭에 대응하는 제 4 DC 전압 값을 발생시키는 단계;
    프로그램가능한 프로세서에 의해, 상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지, 및 상기 제 2 DC 전압 값과 상기 제 4 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 AC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및
    상기 DC 지락 및 상기 AC 지락에 대한 각각의 조건들 중 적어도 하나가 충족되는 것으로 결정되면, 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해, 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 상기 DC 지락 및 상기 AC 지락 중 하나 이상의 검출을 나타내는 적어도 하나의 출력 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값 사이의 차가 제 1 미리 결정된 DC 전압 값보다 크거나 같은 경우에 상기 제 1 DC 전압 값 또는 상기 제 3 DC 전압 값이 제 2 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은지를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 미리 결정된 DC 전압 값 및 상기 제 2 미리 결정된 DC 전압 값 각각은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 DC 전압의 상이한 레벨에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값 사이의 차가 제 1 미리 결정된 DC 전압 값보다 크거나 같지만 제 2 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은 경우에 상기 제 1 DC 전압 값 또는 상기 제 3 DC 전압 값이 제 3 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은지를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 미리 결정된 DC 전압 값, 상기 제 2 미리 결정된 DC 전압 값, 및 상기 제 3 미리 결정된 DC 전압 값 각각은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 DC 전압의 상이한 레벨에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 DC 전압 값과 상기 제 4 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 AC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 상기 제 2 DC 전압 값 또는 상기 제 4 DC 전압 값이 미리 결정된 DC 전압 값보다 큰지를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 미리 결정된 DC 전압 값은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 AC 전압의 미리 결정된 진폭에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서에 의해, 상기 DC 버스의 +DC 측 또는 -DC 측과 접지 전위 사이의 전압 레벨을 모니터링하는 단계;
    상기 프로그램가능한 프로세서에 의해, 모니터링된 전압 레벨이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 기능불량(malfunction)에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및
    상기 기능불량에 대한 적어도 하나의 조건이 충족되는 것으로 결정하면, 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해, 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 기능불량의 검출을 나타내는 적어도 하나의 추가의 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링된 전압 레벨이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 기능불량에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 상기 모니터링된 전압 레벨이 미리 결정된 전압 레벨보다 작은지를 결정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값이 상기 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지, 및 상기 제 2 DC 전압 값과 상기 제 4 DC 전압 값이 상기 AC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 각각의 조건이 적어도 미리 결정된 시간 기간 동안 지속하는지를 결정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 출력 신호를 발생시키는 상기 단계는, 상기 각각의 조건이 적어도 상기 미리 결정된 시간 기간 동안 지속하는 경우에 상기 적어도 하나의 출력 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 DC 전압의 레벨, 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 진폭, 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 DC 전압의 레벨, 및 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 진폭을 모니터링하는 상기 단계는, 미리 결정된 시간 간격으로 상기 제 1 DC 전압의 레벨, 상기 제 1 AC 전압의 진폭, 상기 제 2 DC 전압의 레벨, 및 상기 제 2 AC 전압의 진폭의 적어도 일부의 각각을 모니터링하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  10. 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 직류(DC) 에너지 저장 및/또는 발생 시스템, DC 버스, DC-교류(AC) 전력 변환 시스템, 및 절연 변압기를 포함하고, 상기 DC-AC 전력 변환 시스템은 DC-AC 양방향 인버터를 포함하고, 상기 DC 버스는 상기 DC 에너지 저장 및/또는 발생 시스템과 상기 DC-AC 양방향 인버터 사이에 접속되고, 상기 절연 변압기는 상기 DC-AC 양방향 인버터와 AC 전력 그리드 사이에 접속되며,
    상기 시스템은 아날로그 조절 회로 및 프로그램가능한 프로세서를 포함하고,
    상기 아날로그 조절 회로는:
    접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 양극(+DC) 측 상의 제 1 DC 전압의 레벨, 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 진폭, 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 음극(-DC) 측 상의 제 2 DC 전압의 레벨, 및 접지 전위에 대한 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 진폭을 모니터링하도록 동작하고;
    상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 DC 전압의 모니터링된 레벨에 대응하는 제 1 DC 전압 값, 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 상의 제 1 AC 전압의 모니터링된 진폭에 대응하는 제 2 DC 전압 값, 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 DC 전압의 모니터링된 레벨에 대응하는 제 3 DC 전압 값, 및 상기 DC 버스의 상기 -DC 측 상의 제 2 AC 전압의 모니터링된 진폭에 대응하는 제 4 DC 전압 값을 발생시키도록 동작하고;
    상기 프로그램가능한 프로세서는:
    상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지, 및 상기 제 2 DC 전압 값과 상기 제 4 DC 전압 값이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 AC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하도록 동작하고;
    상기 DC 지락 및 상기 AC 지락에 대한 각각의 조건들 중 적어도 하나가 충족되는 것으로 결정되면, 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 상기 DC 지락 및 상기 AC 지락 중 하나 이상의 검출을 나타내는 적어도 하나의 출력 신호를 발생시키도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값 사이의 차가 제 1 미리 결정된 DC 전압 값보다 크거나 같은 경우에 상기 제 1 DC 전압 값 또는 상기 제 3 DC 전압 값이 제 2 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은지를 결정하도록 동작하고, 상기 제 1 미리 결정된 DC 전압 값 및 상기 제 2 미리 결정된 DC 전압 값 각각은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 DC 전압의 상이한 레벨에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 상기 제 1 DC 전압 값과 상기 제 3 DC 전압 값 사이의 차가 제 1 미리 결정된 DC 전압 값보다 크거나 같지만 제 2 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은 경우에 상기 제 1 DC 전압 값 또는 상기 제 3 DC 전압 값이 제 3 미리 결정된 DC 전압 값보다 작은지를 결정하도록 동작하고, 상기 제 1 미리 결정된 DC 전압 값, 상기 제 2 미리 결정된 DC 전압 값, 및 상기 제 3 미리 결정된 DC 전압 값 각각은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 DC 전압의 상이한 레벨에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 상기 제 2 DC 전압 값 또는 상기 제 4 DC 전압 값이 미리 결정된 DC 전압 값보다 큰지를 결정하도록 동작하고, 상기 미리 결정된 DC 전압 값은 접지 전위에 대한 상기 DC 버스 상의 AC 전압의 미리 결정된 진폭에 대응하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한:
    상기 DC 버스의 +DC 측 또는 -DC 측과 접지 전위 사이의 전압 레벨을 모니터링하도록 동작하고;
    모니터링된 전압 레벨이 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 기능불량에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하도록 동작하고;
    상기 기능불량에 대한 적어도 하나의 조건이 충족되는 것으로 결정하면, 상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템 내의 기능불량의 검출을 나타내는 적어도 하나의 추가의 출력 신호를 발생시키도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 상기 모니터링된 전압 레벨이 미리 결정된 전압 레벨보다 작은지를 결정하도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 각각의 조건이 적어도 미리 결정된 시간 기간 동안 지속하는지를 결정하도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 프로세서는 또한, 상기 각각의 조건이 적어도 상기 미리 결정된 시간 기간 동안 지속하는 경우에 상기 적어도 하나의 출력 신호를 발생시키도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 아날로그 조절 회로는 또한, 미리 결정된 시간 간격으로 상기 제 1 DC 전압의 레벨, 상기 제 1 AC 전압의 진폭, 상기 제 2 DC 전압의 레벨, 및 상기 제 2 AC 전압의 진폭의 적어도 일부의 각각을 모니터링하도록 동작하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 아날로그 조절 회로 및 상기 프로그램가능한 프로세서 중 적어도 일부는 프로그램가능한 디지털 신호 프로세서(DSP)를 사용하여 실행되는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하기 위한 시스템.
  20. 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 에너지 저장 및/또는 발생 시스템은 복수의 접속된 배터리 셀들, DC 버스, DC-교류(AC) 전력 변환 시스템, 및 절연 변압기를 포함하고, 상기 DC-AC 전력 변환 시스템은 DC-AC 양방향 인버터를 포함하고, 상기 DC 버스는 상기 복수의 접속된 배터리 셀들과 상기 DC-AC 양방향 인버터 사이에 접속되고, 상기 절연 변압기는 상기 DC-AC 양방향 인버터와 AC 전력 그리드 사이에 접속되며,
    상기 방법은:
    접지 전위에 대하여 상기 DC 버스의 양극(+DC) 측 또는 음극(-DC) 측 사이에 스위치가능하게 접속되도록 부하 저항을 제공하는 단계;
    미리 결정된 시간 기간 동안, 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 또는 상기 -DC 측과 접지 전위 사이에 상기 부하 저항을 스위치가능하게 접속하는 단계;
    미리 결정된 시간 기간 동안, 접지 전위에 대하여 상기 DC 버스의 상기 +DC 측 또는 상기 -DC 측 상의 DC 전압 레벨의 하나 이상의 변화들에 대응하는 하나 이상의 DC 전압 값들을 획득하는 단계;
    상기 DC 전압 레벨의 하나 이상의 변화들이 상기 복수의 접속된 배터리 셀들의 중간 지점에 인접한 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 조건이 충족된 것으로 결정하면, 상기 DC 지락의 검출을 나타내는 적어도 하나의 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 DC 전압 레벨의 하나 이상의 변화들이 상기 DC 지락에 대한 적어도 하나의 조건을 충족시키는지를 결정하는 상기 단계는, 상기 DC 전압 레벨의 각각의 변화가 미리 결정된 전압 레벨을 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 DC 지락의 검출을 나타내는 적어도 하나의 신호를 발생시키는 상기 단계는, 상기 DC 전압 레벨의 각각의 변화 중 어느 것도 상기 미리 결정된 전압 레벨을 초과하지 않는 경우에 상기 적어도 하나의 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서 지락을 검출하는 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019011848A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-17 Abb Schweiz Ag FAULT DETECTION OF GROUNDING A POWER BATTERY WITHOUT BREAK
US11177647B2 (en) * 2017-07-18 2021-11-16 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Ground fault detector and power conditioner with input-side ground fault detection
KR102621359B1 (ko) * 2018-10-08 2024-01-08 한국전력공사 에너지저장장치 보호 장치 및 방법
ES2716482B2 (es) * 2018-12-18 2020-08-11 Univ Politécnica De Madrid Sistema y metodo de deteccion de faltas a tierra o contra el chasis en sistemas de corriente continua con inversores alimentados a partir de baterias
US11469708B2 (en) * 2019-08-30 2022-10-11 Kehua Hengsheng Co., Ltd. Ground-fault detecting device and related method
US11275107B2 (en) * 2019-12-10 2022-03-15 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring isolation of an electric power bus
CN113193595B (zh) * 2021-05-12 2023-01-06 丰郅(上海)新能源科技有限公司 光伏组件的安全管理系统及安全管理方法
WO2022239432A1 (ja) * 2021-05-14 2022-11-17 株式会社村田製作所 絶縁抵抗算出装置および絶縁抵抗算出方法
KR20230148908A (ko) * 2022-04-19 2023-10-26 주식회사 엘지에너지솔루션 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 접지구조 제어 장치
CN116908621B (zh) * 2023-09-06 2023-11-28 三峡电能有限公司 一种利用多位置电压的直流线路故障定位方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003098215A (ja) * 2001-09-26 2003-04-03 Canon Inc 電力変換システムにおける地絡検出のための装置及び方法
JP2013033827A (ja) * 2011-08-01 2013-02-14 Jx Nippon Oil & Energy Corp 地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラム
JP2013156019A (ja) * 2012-01-26 2013-08-15 Hioki Ee Corp 抵抗測定装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57142568A (en) * 1981-02-27 1982-09-03 Hitachi Ltd Earth trouble detecting device for dc power transmission system
JP2838462B2 (ja) * 1992-11-09 1998-12-16 松下電器産業株式会社 漏電検出装置
JP3299926B2 (ja) * 1997-12-01 2002-07-08 東光電気株式会社 配電設備情報伝送装置
DE19819219C1 (de) * 1998-04-29 1999-09-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Elektrodenleitung einer bipolaren Hochstpannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Anlage
JP3390691B2 (ja) * 1999-04-14 2003-03-24 三菱電機株式会社 電流測定装置
JP3389528B2 (ja) * 1999-04-16 2003-03-24 住友金属工業株式会社 インピーダンス／電圧変換装置
US7049825B2 (en) * 2004-04-15 2006-05-23 Bae Systems Controls, Inc. DC ground fault detection with resistive centering
US8467160B2 (en) 2007-03-06 2013-06-18 Xantrex Technology, Inc. Bipolar DC to AC power converter with DC ground fault interrupt
JP5275069B2 (ja) * 2009-02-05 2013-08-28 長谷川電機工業株式会社 非接地系交流回路における直流・交流回路地絡検出方法
US8935111B2 (en) 2009-09-28 2015-01-13 Nec Energy Solutions, Inc. Energy storage based countermeasure for a delayed voltage recovery
JP5401250B2 (ja) * 2009-10-06 2014-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 地絡検出装置
US8635033B2 (en) * 2010-03-05 2014-01-21 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to monitor loss of ground isolation of an electric motor drive circuit
US20120026631A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-02 Greenvolts, Inc Photovoltaic array ground fault detection in an ungrounded solar electric power generating system and techniques to transition onto and off the utility grid
US8698504B2 (en) * 2010-10-09 2014-04-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. System for detection of a ground fault in a high resistance ground network
US9297862B2 (en) * 2011-07-28 2016-03-29 Eaton Corporation Systems and apparatus for fault detection in DC power sources using AC residual current detection
JP2013157282A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
JP5518138B2 (ja) * 2012-07-09 2014-06-11 本田技研工業株式会社 非接地回路の地絡検知装置
CN103713227B (zh) * 2012-09-29 2017-04-12 西门子瑞士有限公司 接地故障检测方法和装置
JP2014081267A (ja) * 2012-10-16 2014-05-08 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
CN103901315B (zh) * 2014-04-21 2017-12-22 阳光电源股份有限公司 一种单极接地系统、接地保护及故障监测装置和方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003098215A (ja) * 2001-09-26 2003-04-03 Canon Inc 電力変換システムにおける地絡検出のための装置及び方法
JP2013033827A (ja) * 2011-08-01 2013-02-14 Jx Nippon Oil & Energy Corp 地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラム
JP2013156019A (ja) * 2012-01-26 2013-08-15 Hioki Ee Corp 抵抗測定装置

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