KR102515128B1 - Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same - Google Patents
Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102515128B1 KR102515128B1 KR1020180009063A KR20180009063A KR102515128B1 KR 102515128 B1 KR102515128 B1 KR 102515128B1 KR 1020180009063 A KR1020180009063 A KR 1020180009063A KR 20180009063 A KR20180009063 A KR 20180009063A KR 102515128 B1 KR102515128 B1 KR 102515128B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- converter
- power supply
- battery
- unit
- Prior art date
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title abstract description 149
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 64
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 82
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 31
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 31
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 46
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 46
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 102100039435 C-X-C motif chemokine 17 Human genes 0.000 description 4
- 101000889048 Homo sapiens C-X-C motif chemokine 17 Proteins 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/1213—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for DC-DC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00306—Overdischarge protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
Abstract
실시예는 직류직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
실시예는 전기 에너지를 생성하는 발전 장치; 상기 전기 에너지를 교류로 인버팅하는 인버터; 상기 전기 에너지를 공급 받아 배터리를 충전하고 충전된 전기 에너지를 방전하여 상기 인버터에 전기 에너지를 공급하는 에너지 저장 시스템; 및 상기 인버터와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 배치되는 직류 링크 캐패시터;를 포함하고, 상기 에너지 저장 시스템은 하나 이상의 스위치를 포함하고 상기 직류 링크 캐패시터와 상기 배터리 사이에 배치되는 직류/직류 컨버터를 포함하고, 상기 직류/직류 컨버터는 상기 배터리의 방전 동작 시작 전에 상기 직류 링크 캐패시터에 직류 전류를 제공하여 상기 직류 링크 캐패시터의 직류 전압을 상기 인버터의 동작 전압까지 충전시키는 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.Embodiments relate to an energy storage system including a DC/DC converter, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
Embodiments include a power generation device that generates electrical energy; an inverter for inverting the electrical energy into alternating current; an energy storage system receiving the electrical energy to charge a battery and supplying electrical energy to the inverter by discharging the charged electrical energy; and a DC link capacitor disposed between the inverter and the energy storage system, wherein the energy storage system includes a DC/DC converter including one or more switches and disposed between the DC link capacitor and the battery, The DC/DC converter may provide a power supply system for charging the DC voltage of the DC link capacitor to an operating voltage of the inverter by supplying a DC current to the DC link capacitor before starting a discharging operation of the battery.
Description
실시예는 직류직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to an energy storage system including a DC/DC converter, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
전기 에너지는 변환과 전송이 용이하여 널리 사용되고 있다. 이러한, 전기 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 사용한다. 에너지 저장 시스템은 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.Electrical energy is widely used because it is easy to convert and transmit. In order to efficiently use such electric energy, an energy storage system (ESS) is used. The energy storage system receives power and charges the battery. In addition, the energy storage system supplies power by discharging the power charged in the battery when power is needed. Through this, the energy storage system can supply power flexibly.
구체적으로 전력 공급 시스템이 에너지 저장 시스템을 포함하는 경우 다음과 같이 동작한다. 에너지 저장 시스템은 부하 또는 계통이 과부하인 경우 배터리에 저장된 전기 에너지를 방전한다. 또한 부하 또는 계통이 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 발전 장치 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 배터리에 충전한다.Specifically, when the power supply system includes the energy storage system, it operates as follows. Energy storage systems discharge electrical energy stored in batteries when a load or grid is overloaded. In addition, when the load or grid is lightly loaded, the energy storage system receives power from the generator or grid and charges the battery.
또한 전력 공급 시스템과 무관하게 에너지 저장 시스템이 독립적으로 존재하는 경우, 에너지 저장 시스템은 외부의 전력 공급원으로부터 유휴 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한 계통 또는 부하가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다.In addition, when the energy storage system exists independently of the power supply system, the energy storage system receives idle power from an external power source and charges the battery. Also, when the system or load is overloaded, the energy storage system supplies power by discharging the power charged in the battery.
한편, 에너지 저장 시스템은 배터리의 방전 모드 동작시 전력 공급 시스템의 인버터 입력단에 배치된 직류 링크 전압을 초기 충전(또는 프리 차지)하여 배터리 측과 인버터 측의 전압 차를 줄이고 돌입 전류를 차단하여야 한다. 직류 링크 전압을 초기 충전하기 위하여 전력 공급 시스템은 발전 장치 또는 계통으로부터 초기 충전 전력을 공급받았다.On the other hand, the energy storage system should initially charge (or pre-charge) the DC link voltage disposed at the inverter input terminal of the power supply system during the battery discharge mode operation to reduce the voltage difference between the battery side and the inverter side and block inrush current. In order to initially charge the DC link voltage, the power supply system receives initial charging power from a generator or grid.
그러나, 생성된 발전 전력이 없어 발전 장치로부터 초기 충전 전력을 공급 받지 못하고 계통에서의 초기 충전 전력 공급이 중단된 경우, 에너지 저장 시스템은 직류 링크 전압을 초기 충전하지 못하는 문제가 발생하였다.However, when initial charging power is not supplied from the power generation device because there is no generated power and the supply of initial charging power is stopped in the system, the energy storage system cannot initially charge the DC link voltage.
또한, 에너지 저장 시스템은 직류/직류 컨버터가 전력 변환을 할 경우 출력 파워의 비율에 따라 전력 변환 효율이 변한다. 특히, 직류/직류 컨버터는 출력 파워의 소정의 비율 이하에서 전력 변환 효율이 급격히 감소하는 문제가 발생하였고, 결국, 에너지 저장 시스템은 배터리에서의 에너지 공급 또는 수급 효율이 감소하는 문제가 발생하였다.Also, in the energy storage system, when a DC/DC converter performs power conversion, power conversion efficiency varies according to an output power ratio. In particular, DC/DC converters have a problem in that power conversion efficiency rapidly decreases below a predetermined ratio of output power, and as a result, energy storage systems have a problem in that energy supply or supply efficiency in a battery decreases.
또한, 에너지 저장 시스템은 배터리가 방전되면 직류/직류 컨버터의 구동시켜 배터리를 충전하였다. 이 경우, 직류/직류 컨버터는 구동을 위하여 배터리로부터 대기 전력을 공급 받았다. 그러나, 배터리가 완전 방전 또는 과방전 되는 경우, 에너지 저장 시스템은 배터리로부터 대기 전력을 공급 받지 못하여 직류/직류 컨버터를 구동시킬 수 없어 배터리를 교체해야 했기 때문에 비용 낭비, 자원 낭비 문제가 발생하였다.In addition, the energy storage system charges the battery by driving a DC/DC converter when the battery is discharged. In this case, the DC/DC converter received standby power from the battery for operation. However, when the battery is completely discharged or over-discharged, the energy storage system cannot drive the DC/DC converter because it cannot receive standby power from the battery, and thus the battery has to be replaced, resulting in waste of cost and resources.
또한, 에너지 저장 시스템은 배터리의 충전 또는 방전 동작시 안정도를 향상하기 위하여 드룹 제어를 한다. 특히, 에너지 저장 시스템은 배터리의 충전 상태(SOC)에 따라 드룹 제어를 하였다. 그러나, 배터리의 충전 상태(SOC)에 따라 드룹 제어를 하기 위하여 배터리의 BMS와 통신을 위한 통신선 및 통신부가 별도로 필요하였고, 통신을 이용한 피드백 과정의 속도 지연으로 배터리의 충전 또는 방전 동작시 안정도를 향상시키는데 한계가 있었다.In addition, the energy storage system performs droop control to improve stability during charging or discharging of the battery. In particular, the energy storage system performs droop control according to the state of charge (SOC) of the battery. However, in order to control the droop according to the state of charge (SOC) of the battery, a communication line and a communication unit for communication with the BMS of the battery were separately required, and the speed delay of the feedback process using communication improved stability during battery charging or discharging operation. There were limits to what it could do.
실시예는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 실시예의 목적은 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.Embodiments are designed to solve the problems of the prior art described above, and an object of the embodiments is to provide an energy storage system including a DC/DC converter, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
또한, 실시예는 별도의 구성없이 직류 링크 전압을 초기 충전할 수 있는 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter capable of initially charging a DC link voltage without a separate configuration, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
또한, 실시예는 전력 변환 효율이 우수한 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter with excellent power conversion efficiency, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
또한, 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리 교체 없이 배터리 충전이 가능한 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter capable of charging the battery without replacing the battery even when the battery is over-discharged, a power supply system including the same, and a control method thereof.
또한, 실시예는 배터리의 충전 또는 방전의 동작 모드를 신속하게 결정하는 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter that quickly determines an operation mode of charging or discharging a battery, a power supply system including the energy storage system, and a control method thereof.
또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 드룹 제어를 위해 별도의 통신선 및 통신부가 필요 없는 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter that does not require a separate communication line and communication unit for droop control during battery charging or discharging, a power supply system including the same, and a control method thereof.
또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 신속한 드룹 제어가 가능한 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an embodiment is to provide an energy storage system including a DC/DC converter capable of rapidly controlling droop when a battery is charged or discharged, a power supply system including the same, and a control method thereof.
실시예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical tasks to be achieved in the embodiments are not limited to the technical tasks mentioned above, and other technical tasks not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 제1 단에 연결되는 과전류 보호 회로부; 제2 단에 연결되는 직류 안정화 회로부; 상기 과전류 보호 회로부와 상기 직류 안정화 회로부 사이에 전기적으로 연결되고, 스위치를 포함하는 브릿지 회로부; 상기 브릿지 회로부를 제어하는 제어부; 상기 제2 단에 제공된 제1 전력에 기초하여 상기 제어부의 구동전원을 생성하는 보조 전원부; 및 상기 제1 단과 상기 보조 전원부 사이에 전기적으로 연결되는 백업 전원부;를 포함하고, 상기 제2 단으로부터 상기 보조 전원부에 상기 제1 전력이 제공되지 않는 경우 상기 백업 전원부는 상기 보조 전원부에 제2 전력을 제공할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a DC / DC converter according to an embodiment includes an overcurrent protection circuit connected to a first terminal; a DC stabilization circuit connected to the second terminal; a bridge circuit unit electrically connected between the overcurrent protection circuit unit and the DC stabilization circuit unit and including a switch; a control unit controlling the bridge circuit unit; an auxiliary power supply unit generating driving power for the control unit based on the first power supplied to the second stage; and a backup power supply electrically connected between the first end and the auxiliary power supply, wherein when the first power is not supplied to the auxiliary power supply from the second end, the backup power supply supplies second power to the auxiliary power supply. can provide.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 제1 전력은 대기전력이고, 상기 제2 전력은 상기 보조 전원부가 상기 제어부의 구동전원을 생성하기 위한 최소 전력일 수 있다.In addition, in the DC/DC converter according to the embodiment, the first power may be standby power, and the second power may be minimum power for the auxiliary power unit to generate driving power for the control unit.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 제2 단으로부터 상기 보조 전원부에 상기 제1 전력이 제공되지 않는 경우는 상기 제2 단에 연결된 배터리가 과방전 상태일 수 있다.In addition, in the DC/DC converter according to the embodiment, when the first power is not supplied to the auxiliary power supply unit from the second stage, a battery connected to the second stage may be in an over-discharged state.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 제1 단에는 직류 링크 캐패시터가 연결될 수 있다.In addition, in the DC/DC converter according to the embodiment, a DC link capacitor may be connected to the first stage.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 백업 전원부는 상기 제1 단에 입력된 전력에 기초하여 상기 제2 전력을 제공할 수 있다.In addition, in the DC/DC converter according to the embodiment, the backup power supply unit may provide the second power based on the power input to the first stage.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 백업 전원부는 외부 전원과 연결된 단자에서 입력되는 전력에 기초하여 상기 제2 전력을 제공할 수 있다.In addition, in the DC/DC converter according to the embodiment, the backup power supply unit may provide the second power based on power input from a terminal connected to an external power source.
또한, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는, 상기 백업 전원부와 상기 제2 단 사이에 전류 제한부를 더 포함할 수 있다.In addition, the DC/DC converter according to the embodiment may further include a current limiting unit between the backup power supply unit and the second terminal.
실시예에 따른 전력 변환 방법은, 제1 단에서 전력을 전달 받아 제2 단에 전력을 제공하는 전력 변환 방법에 있어서, 상기 제2 단에서 제1 전력이 제공되는 경우 보조 전원부에 상기 제1 전력을 제공하는 단계; 상기 제2 단에서 제1 전력이 제공되지 않는 경우 백업 전원부가 상기 보조 전원부에 제2 전력을 제공하는 단계; 및 상기 보조 전원부가 상기 제1 전력 또는 상기 제2 전력에 기초하여 제어부의 구동 전원을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the power conversion method according to the embodiment, in the power conversion method for receiving power from a first end and providing power to a second end, the first power to an auxiliary power supply unit when the first power is supplied from the second end providing; providing second power from a backup power supply to the auxiliary power supply when the first power is not supplied from the second terminal; and generating, by the auxiliary power supply unit, driving power for a control unit based on the first power or the second power.
실시예에 따른 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 및 이의 제어 방법에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.Effects of an energy storage system including a DC/DC converter according to an embodiment, a power supply system including the same, and a control method thereof are described below.
실시예는 별도의 구성없이 직류 링크 전압을 초기 충전할 수 있다.The embodiment may initially charge the DC link voltage without a separate configuration.
또한, 실시예는 직류 링크 전압의 초기 충전 속도가 빠르므로 배터리 방전 동작을 신속히 할 수 있다.In addition, since the initial charge speed of the DC link voltage is fast in the embodiment, the battery discharge operation can be performed quickly.
또한, 실시예는 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율이 우수할 수 있다.In addition, the embodiment may have excellent power conversion efficiency of the DC/DC converter.
또한, 실시예는 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율이 우수하여 배터리의 충전 또는 방전시 전달되는 에너지 효율이 높을 수 있다.In addition, since the power conversion efficiency of the DC/DC converter is excellent in the embodiment, energy efficiency delivered during charging or discharging of the battery may be high.
또한, 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 충전할 수 있다.In addition, the embodiment can charge the battery even if the battery is over-discharged.
또한, 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 교체할 필요가 없다.또한, 실시예는 배터리의 충전 또는 방전의 동작 모드를 신속하게 결정할 수 있다.In addition, the embodiment does not need to replace the battery even if the battery is over-discharged. In addition, the embodiment can quickly determine the operation mode of charging or discharging the battery.
또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 드룹 제어를 위해 별도의 통신선 및 통신부가 필요 없다.In addition, the embodiment does not require a separate communication line and communication unit for droop control during battery charging or discharging.
또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 신속한 드룹 제어가 가능하다.In addition, the embodiment enables rapid droop control during battery charging or discharging.
실시예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 실시예에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtained in the examples are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
이하에 첨부되는 도면들은 실시예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시예에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 초기 충전시 직류 링크 캐패시터의 직류 전압과 직류 전류를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이다.
도 5는 도 4의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.
도 6은 도 4의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이다.
도 8은 도 7의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.
도 9는 도 7의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템이 직류직류 전력 변환시 출력 파워 비율에 따른 전력 변환 비율을 나타낸 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 펄스폭 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 출력 파워에 따른 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 직류 링크 캐패시터의 초기 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 에너지 저장 시스템에 적용된 컨버터 효율 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터에서 배터리 충전을 위한 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 도 23의 제어부을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 도 23의 에너지 저장 시스템의 드룹 제어 커브를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 도 24의 기준 전류 결정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 도 24의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 도 23의 에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 도 28의 동작 모드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 도 28의 기준 전력을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.The accompanying drawings are provided to aid understanding of the embodiments, and provide examples of the embodiments along with detailed descriptions. However, the technical features of the embodiments are not limited to specific drawings, and features disclosed in each drawing may be combined with each other to form a new embodiment.
1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining an energy storage system according to an exemplary embodiment.
3 is a graph for explaining a DC voltage and a DC current of a DC link capacitor during initial charging according to an exemplary embodiment.
4 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to an embodiment.
FIG. 5 describes an operation for initially charging a DC link capacitor by the DC/DC converter of FIG. 4 .
FIG. 6 describes an operation for initially charging a DC link capacitor by the DC/DC converter of FIG. 4 .
7 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to another embodiment.
FIG. 8 describes an operation for initially charging a DC link capacitor by the DC/DC converter of FIG. 7 .
FIG. 9 describes an operation for initially charging a DC link capacitor by the DC/DC converter of FIG. 7 .
10 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to another embodiment.
11 is a graph showing a power conversion ratio according to an output power ratio when an energy storage system according to an embodiment converts direct current to direct current power.
12 is a diagram illustrating a pulse width control method of a DC/DC converter of an energy storage system according to an exemplary embodiment.
13 is a diagram for explaining a signal according to output power of an energy storage system according to an exemplary embodiment.
14 is a diagram for explaining a method of initially charging a DC link capacitor of a power supply system according to an exemplary embodiment.
15 is a diagram for explaining a power supply method of an energy storage system according to an exemplary embodiment.
16 is a diagram for explaining a configuration of a converter efficiency control unit applied to an energy storage system of a power supply system according to an exemplary embodiment.
17 is a diagram for explaining a power conversion efficiency control method of a DC/DC converter of an energy storage system according to an embodiment.
18 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
19 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
20 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
21 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
22 is a diagram for explaining a power conversion method for battery charging in a DC/DC converter of an energy storage system according to an embodiment.
23 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
FIG. 24 is a diagram for explaining the control unit of FIG. 23 .
FIG. 25 is a diagram for explaining a droop control curve of the energy storage system of FIG. 23 .
FIG. 26 is a diagram for explaining the reference current determiner of FIG. 24 .
FIG. 27 is a diagram for explaining the current controller of FIG. 24 .
FIG. 28 is a diagram for explaining a power conversion method of the energy storage system of FIG. 23 .
FIG. 29 is a diagram for explaining a method of selecting an operation mode of FIG. 28 .
FIG. 30 is a diagram for explaining a method of determining reference power of FIG. 28 .
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the accompanying drawings and each step in the flowchart may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be loaded into a processor of a general-purpose computer, a special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment may correspond to each block of the drawing or each flowchart. This will create means for performing the functions described in the step. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in may also produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the drawing or each step of the flowchart. The computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that the instructions performing the processing equipment provide steps for executing the functions described in each block of the drawing and each step of the flow chart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block or each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments, it is possible for the functions recited in blocks or steps to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order depending on their function.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10), 에너지 저장 시스템(20), 인버터(30), 교류 필터(40), 교류/교류 컨버터(50), 계통(60), 시스템 제어부(80), 부하(70)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
발전 장치(10)는 전기 에너지를 생산할 수 있다. 발전 장치(10)가 태양광 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 태양 전지 어레이일 수 있다. 태양 전지 어레이는 복수의 태양전지 모듈을 결합한 것이다. 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정의 전압과 전류를 발생시키는 장치일 수 있다. 따라서 태양전지 어레이는 태양 에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 발전 장치(10)가 풍력 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 풍력 에너지를 전기 에너지를 변환하는 팬일 수 있다. The
한편, 상기 발전 장치(10)는 이에 한정되지 않으며, 상기 태양광 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템 이외에도 조력 발전 시스템으로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 상기 발전 장치(10)는 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니며, 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다.Meanwhile, the
또한, 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10) 없이 에너지 저장 시스템(20)만을 통하여 전력을 공급할 수 있다. 이 경우 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10)를 포함하지 않을 수 있다.Also, the
인버터(30)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 발전 장치(10)가 공급한 직류 전력 또는 에너지 저장 시스템(20)이 방전한 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.The
교류 필터(40)는 교류 전력으로 변환된 전력의 노이즈를 필터링할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류 필터(40)는 생략될 수 있다.The
교류/교류 컨버터(50)는 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있도록 노이즈가 필터링된 교류 전력의 전압의 크기를 변환하고, 변환된 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류/교류 컨버터(50)는 생략될 수 있다.The AC/
계통(60)이란 많은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다.The
부하(70)는 발전장치(10) 등 발전 시스템 또는 에너지 저장 시스템(20)으로부터 전기 에너지를 공급받아 전력을 소모할 수 있다. The
에너지 저장 시스템(20; ESS; Energy Storage System)은 발전장치(10)로부터 전기에너지를 공급받아 충전하고 계통(60) 또는 부하(70)의 전력 수급상황에 따라 충전된 전기 에너지를 방전할 수 있다. 보다 구체적으로 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 발전 장치(10)로부터 유휴 전력을 공급 받아 충전할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 충전된 전력을 방전하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)은 발전장치(10)와 전기적으로 연결되고 인버터(30)와 전기적으로 연결될 수 있도록 발전장치(10)와 인버터(30) 사이에 연결될 수 있다. The energy storage system (ESS) 20 may receive electrical energy from the
시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20), 인버터(30), 교류/교류 컨버터(50)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)이 전력을 공급하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 전달할 수 있도록 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 외부의 전력 공급원 또는 발전 장치(10)가 전력을 공급하여 에너지 저장 시스템(20)에 전달할 수 있도록 제어할 수 있다.The
이하에서는 에너지 저장 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the energy storage system will be described in more detail.
도 2는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining an energy storage system according to an exemplary embodiment.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터(100), 배터리(200), 충전 제어부(300)를 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 에너지 저장 시스템(20)은 직류 링크 캐패시터(90)를 통하여 인버터(30)와 연결될 수 있다. 즉, 직류 링크 캐패시터(90)는 에너지 저장 시스템(20)과 인버터(30) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 에너지 저장 시스템(20)은 충전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 직류 전압(Vdc)을 입력 받고, 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)로 직류 전압(Vdc)을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 2 , an
배터리(200)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(100)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(100)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.The
충전 제어부(300)는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 포함할 수 있다. 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 모드 또는 방전 모드에 따라 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)를 제어하기 위한 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 위하여 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 즉, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)를 제어하기 위한 초기 충전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 초기 충전 제어 신호에 기초하여 초기 충전 스위치 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)의 전력 변환 효율을 증가시키기 위하여 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)의 전력 변환 효율을 높일 수 있는 전력 변환 효율 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 전력 변환 효율 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다.The charging
직류/직류 컨버터(100)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(100)는 발전장치(10) 또는 인버터(30)에서 직류 링크 캐패시터(90)로 제공되는 직류 전력을 배터리(200)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(200)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(100)는 배터리(200)에서 제공하는 직류 전력을 인버터(30)가 이용할 수 있는 전압 크기를 변환하여 직류 링크 캐패시터(90)로 제공할 수 있다. The DC/
<직류 링크 캐패시터의 초기 충전><Initial charge of DC link capacitor>
도 3은 일 실시예에 따른 초기 충전시 직류 링크 캐패시터의 직류 전압과 직류 전류를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining a DC voltage and a DC current of a DC link capacitor during initial charging according to an exemplary embodiment.
일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 방전 모드 동작을 위한 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 위하여 별도의 구성이 필요 없다. 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터(100)의 스위칭 동작에 의하여 배터리(200)에 저장된 전기 에너지를 직류 링크 캐패시터(90)에 제공하여 직류 링크 캐패시터(90)의 직류 전압이 인버터(30)의 동작 전압까지 초기 충전 할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(100)는 직류 링크 캐패시터(90)에 직류 전류(Idc)를 제공할 수 있다. 직류 링크 캐패시터(90)는 직류 전류(Idc)가 제공되면 전하가 충전되어 직류 전압(Vdc)이 상승할 수 있다. 직류/직류 컨버터(100)는 초기 충전 기간 동안 직류 전압(Vdc)이 인버터(30)가 인버팅 동작할 수 있는 동작 전압까지 초기 충전 할 수 있다. 일 예로, 도 3과 같이, 초기 충전 기간(Ti) 동안 직류/직류 컨버터(100)는 스위치를 온 또는 오프 하여 소정 레벨(I1)의 직류 전류(Idc)를 복수의 기간(T1, T2, T3, T4)에 제공할 수 있다. 초기 충전 기간(Ti)에 연속적으로 직류 전류(Idc)를 제공할 경우, 인버터(30) 측의 전압과 직류/직류 컨버터(100)의 전압 차가 크기 때문에 회로 손상의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 직류/직류 컨버터(100)는 복수의 기간에 직류 전류(Idc)를 직류 링크 캐패시터(90)에 제공할 수 있다. 직류 전류(Idc)가 제공 되는 복수의 기간은 모두 동일한 기간일 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고, 직류 전압(Vdc)이 증가 할수록 인터버(30) 측의 전압과 직류/직류 컨버터(100)의 전압 차가 감소하므로 직류 전류(Idc)의 제공 기간을 점점 증가시킬 수 있다. 이 경우, 초기 충전 시간을 감소시킬 수 있다. 직류 전류(Idc)가 제공될수록 직류 전압(Vdc)은 증가한다. 직류/직류 컨버터(100)는 직류 전압(Vdc)이 동작 전압(V1)에 도달하면 초기 충전을 종료하고 방전모드의 부스팅 동작을 실시한다. 직류/직류 컨버터(100)가 부스팅 동작을 하면 제2 의 직류 전압 레벨(V2)까지 도달할 수 있다. The
또한, 직류/직류 컨버터(100)가 초기 충전하는 방법은 도 14의 직류 링크 캐패시터의 초기 충전 방법을 포함할 수 있다.Also, a method of initially charging the DC/
이하, 직류/직류 컨버터(100)의 구체적인 실시예에 따라 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 설명한다.Hereinafter, initial charging of the
도 4는 일 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.4 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to an exemplary embodiment, and FIGS. 5 and 6 describe an operation of the DC/DC converter of FIG. 4 to initially charge a DC link capacitor.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(100)는 양방향 직류/직류 컨버터이고, 절연형 컨버터일 수 있다. Referring to FIG. 4 , a DC/
일 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(100)는 제어부(130)를 포함할 수 있다. 제어부(130)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(120)에 제공할 수 있다.The DC/
일 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(100)는 과전류 보호 회로부(110)를 포함할 수 있다. 과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(110)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 제1 단과 브릿지 회로부(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(110)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단과 브릿지 회로부(120) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(100)는 브릿지 회로부(120)를 포함할 수 있다. 브릿지 회로부(120)는 트랜스포머(T), 제1 풀 브릿지 회로(121), 제2 풀 브릿지 회로(122)를 포함할 수 있다. 또한, 브릿지 회로부(120)는 제1 및 제2 코일(LP, Ls)로 이루어진 트랜스포머(T)를 기준으로 좌측에 1차 회로와 우측에 2차 회로로 구분되고, 1차 회로는 제1차 풀 브릿지 회로(121)를 구성하는 스위치 소자(Q1~Q4)를 포함할 수 있다. 그리고 2차 회로는 제2 커패시터(C2) 와 제2 인덕터(L2)으로 구성된 직류 안정화 회로부(140), 그리고 스위치 소자(Q5~Q8)로 구성된 제2 풀 브릿지 회로(122)를 포함할 수 있다. 직류 안정화 회로부(140)는 배터리(200)가 연결된 제2 단에 연결될 수 있다.The DC/
1차측 회로에서 상기 제1 코일(Lp)은 상기 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 연결된다. 그리고 제1 풀 브릿지 회로(121)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이의 제1 레그(leg)와 제2 레그로 이루어져, 상기 제1 레그는 제1 및 제3 노드(N1, N3) 사이에 연결된 제1 스위치 소자(Q1)와 제3 및 제2 노드(N3, N2) 사이에 연결된 제2 스위치 소자(Q2)로 이루어지고, 상기 제2 레그는 제1 및 제4 노드(N1, N4) 사이에 연결된 제3 스위치 소자(Q3)와 제4 및 제2 노드(N4, N2) 사이에 연결된 제4 스위치 소자(Q4)로 이루어 진다.In the primary side circuit, the first coil Lp is connected between the third node N3 and the fourth node N4. And the first
2차측 회로에서 배터리(200) 및 제2 커패시터(C2)는 제5 및 제6 노드(N5, N6) 사이에 연결되고, 제2 인덕터(L2)는 제5 및 제7 노드(N5, N7) 사이에 연결되고, 제2 코일(Ls)은 상기 제10 및 제9 노드(N10, N9)사이에 연결된다. 그리고 제2 풀 브릿지 회로(122)는 제7 및 제8 노드(N7, N8) 사이의 제3 레그와 제4 레그로 이루어져, 상기 제3 레그는 제7 및 제9 노드(N7, N9) 사이에 연결된 제5 스위치 소자(Q5)와 제9 및 제8 노드(N9, N8) 사이에 연결된 제6 스위치 소자(Q6)로 이루어지고, 상기 제4 레그는 제7 및 제10 노드(N7, N10) 사이에 연결된 제7 스위치 소자(Q7)와 제10 및 제8 노드(N10, N8) 사이에 연결된 제8 스위치 소자(Q8)로 이루어 진다.In the secondary circuit, the
일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(100)는 양방향 컨버터로써, 스텝 다운 모드(Step down mode)에서는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 상의 직류 입력 전압을 전압 강하시켜 제5 및 제6 노드(N5, N6)로 직류 출력 전압이 출력되고, 스텝 업 모드(Step up mode)에서는 제5 및 제6 노드(N5, N6) 상의 직류 입력 전압을 전압 상승시켜 제1 및 제2 노드(N1, N2)로 직류 출력 전압이 출력된다.The DC-
일 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(100)는 방전 모드를 위한 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 위하여 제1 풀 브릿지 회로(121)와 제2 풀 브릿지 회로(122)의 스위칭 동작을 하여 직류 링크 캐패시터(90)에 직류 전류(Idc)를 제공할 수 있다. 일 예로, 도 5을 참조하면, 초기 충전에 제공되는 복수의 직류 전류(Idc) 중 N번째(N은 자연수) 직류 전류(Idc)는 제2 풀 브릿지 회로(122)의 제7 스위치 소자(Q7) 및 제6 스위치 소자(Q6)가 온되고 제5 스위치 소자(Q5) 및 제8 스위치 소자(Q8)가 오프되고, 제1 풀 브릿지 회로(121)의 제1 스위치 소자(Q1) 및 제4 스위치 소자(Q4)가 온되고 제2 스위치 소자(Q2) 및 제3 스위치 소자(Q3)가 오프 되어 제공될 수 있다. 도 6을 참조하면, 초기 충전에 제공되는 복수의 직류 전류(Idc) 중 N+1번째(N은 자연수) 직류 전류(Idc)는 제2 풀 브릿지 회로(122)의 제5 스위치 소자(Q5) 및 제8 스위치 소자(Q8)가 온되고 제6 스위치 소자(Q6) 및 제8 스위치 소자(Q8)가 오프되고, 제1 풀 브릿지 회로(121)의 제3 스위치 소자(Q3) 및 제2 스위치 소자(Q2)가 온되고 제1 스위치 소자(Q1) 및 제4 스위치 소자(Q4)가 오프 되어 제공될 수 있다. DC-
도 7은 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이고, 도 8 및 도 9는 도 7의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하기 위한 동작을 설명한다.7 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to another embodiment, and FIGS. 8 and 9 describe an operation for initially charging a DC link capacitor in the DC/DC converter of FIG. 7 .
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 양방향 직류/직류 컨버터이고, 비절연형 컨버터일 수 있다.Referring to FIG. 7 , a DC/
다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 제어부(1130)를 포함할 수 있다. 제어부(1130)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 탑 스위치부(1150) 또는 브릿지 회로부(1120)에 제공할 수 있다. The DC/
다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 과전류 보호 회로부(1110)를 포함할 수 있다. 과전류 보호 회로부(1110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(1110)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 탑 스위치부(1150) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(1110)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(1110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단과 탑 스위치부(1150) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(1110)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.A DC/
다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 탑 스위치부(1150)를 포함할 수 있다. 탑 스위치부(1150)는 과전류 보호 회로부(1110)와 브릿지 회로부(1120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 탑 스위치부(1150)는 제13 스위치 소자(Q13)를 포함할 수 있다. A DC/
다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 브릿지 회로부(1120)를 포함할 수 있다. 브릿지 회로부(1120)는 탑 스위치부(1150)와 직류 안정화 회로부(1140) 사이에 배치될 수 있다. 브릿지 회로부(1120)는 제9 스위치 소자 내지 제12 스위치 소자(Q9 내지 Q12)를 포함할 수 있다.A DC/
다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(1100)는 직류 안정화 회로부(1140)를 포함할 수 있다. 상기 직류 안정화 회로부(1140)는 제2-1 인덕터(L21), 제2-2 인덕터(L22) 및 제2 캐패시터(C2)를 포함할 수 있다. 직류 안정화 회로부(1140)는 배터리(200)가 연결된 제2 단에 연결될 수 있다.The DC/
탑 스위치부(1150)는 과전류 보호 회로부(1110) 일측과 제11 노드(N11) 사이에 연결된다. 배터리(200) 및 제2 커패시터(C2)는 제15 및 제16 노드(N15, N16) 사이에 연결되고, 제2-1 인덕터(L2-1)는 제15 및 제13 노드(N15, N13) 사이에 연결되고, 제2-2 인덕터(L2-2)는 제15 노드 및 제14 노드(N15, N14) 사이에 연결된다. 브릿지 회로부(1120)는 제11 및 제12 노드(N11, N12) 사이의 제11 레그(leg)와 제12 레그로 이루어져, 상기 제11 레그는 제11 및 제13 노드(N11, N13) 사이에 연결된 제11 스위치 소자(Q11)와 제13 및 제12 노드(N13, N12) 사이에 연결된 제12 스위치 소자(Q12)로 이루어지고, 상기 제12 레그는 제11 및 제14 노드(N11, N14) 사이에 연결된 제9 스위치 소자(Q9)와 제14 및 제12 노드(N14, N12) 사이에 연결된 제10 스위치 소자(Q10)로 이루어 진다.The
다른 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(1100)는 양방향 컨버터로써, 스텝 다운 모드(Step down mode)에서는 직류 링크 캐패시터(90) 상의 직류 입력 전압을 전압 강하시켜 제15 및 제16 노드(N15, N16)로 직류 출력 전압이 출력되고, 스텝 업 모드(Step up mode)에서는 제15 및 제16 노드(N15, N16) 상의 직류 입력 전압을 전압 상승시켜 직류 링크 캐패시터(90)로 직류 출력 전압이 출력된다.The DC-
다른 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(1100)는 방전 모드를 위한 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 위하여 탑 스위치부(1150)와 브릿지 회로부(1120)의 스위칭 동작을 하여 직류 링크 캐패시터(90)에 직류 전류(Idc)를 제공할 수 있다. 일 예로, 도 8을 참조하면, 초기 충전에 제공되는 복수의 직류 전류(Idc) 중 N번째(N은 자연수) 직류 전류(Idc)는 브릿지 회로부(1120)의 제11 스위치 소자(Q11)가 온되고 제9 스위치 소자(Q9), 제10 스위치 소자(Q10) 및 제12 스위치 소자(Q12)가 오프되고, 탑 스위치부(1150)의 제13 스위치 소자(Q13)가 온 되어 제공될 수 있다. 도 9를 참조하면, 초기 충전에 제공되는 복수의 직류 전류(Idc) 중 N+1번째(N은 자연수) 직류 전류(Idc)는 브릿지 회로부(1120)의 제9 스위치 소자(Q9)가 온되고 제11 스위치 소자(Q11), 제10 스위치 소자(Q10) 및 제12 스위치 소자(Q12)가 오프되고, 탑 스위치부(1150)의 제13 스위치 소자(Q13)가 온 되어 제공될 수 있다. 또한, 총기 충전을 위한 직류 전류(Idc)가 제공되지 않는 동안 탑 스위치부(1150)의 제13 스위치 소자(Q13)를 오프할 수 있다. The DC-
도 10은 또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 회로도이다.10 is a circuit diagram of a DC/DC converter according to another embodiment.
도 10을 참조하면, 도 10의 직류/직류 컨버터는 도 7의 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터와 비교하여 탑 스위치부(2150)를 제외하고 동일하다. 따라서, 도 7의 직류/직류 컨버터와 동일한 구성의 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10 , the DC/DC converter of FIG. 10 is identical to the DC/DC converter of FIG. 7 according to another embodiment except for the
또 다른 실시예에 따른 탑 스위치부(2150)는 메인 스위치부(2151)와 초기 충전 스위치부(2152)를 포함할 수 있다. 메인 스위치부(2151)는 과전류 보호 회로부(2110) 일단과 제11 노드(N11) 사이에 배치된 제13 스위치 소자(Q13)를 포함할 수 있다. 초기 충전 스위치부(2152)는 메인 스위치부(2151)와 병렬 연결될 수 있다. 초기 충전 스위치부(2152)는 제14 스위치 소자(Q14)와 저항(R)을 포함할 수 있다. 제14 스위치 소자(Q14)는 일측이 과전류 보호 회로부(2110)의 일단과 연결되고 타측이 저항(R)의 일측에 연결될 수 있다. 저항(R)은 일측이 제14 스위치 소자(Q14)의 타측에 연결되고 타측이 제11 노드(N11)에 연결될 수 있다.상기 저항(R)은 메인 스위치부(2151)에 흐르는 전류 보다 낮은 레벨의 전류가 초기 충전 스위치부(2152)에 흐를 수 있도록 한다.The
또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2100)는 충전 모드인 스텝 다운 모드 동작이나 방전 모드인 스템 업 모드 동작을 할 경우 메인 스위치부(2151)가 온/오프되고 초기 충전 스위치부(2152)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(1100)는 방전 모드 시작 전 초기 충전 모드에서 메인 스위치부(2151)는 오프 상태를 유지하고 초기 충전 스위치부(2152)가 온/오프될 수 있다. 즉, 또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2100)는 직류 링크 캐패시터(90)를 초기 충전할 경우 브릿지 회로부(2120)의 동작은 도 7의 직류/직류 컨버터(1100)의 브릿지 회로부(1120)의 동작과 동일할 수 있다.In the DC/
따라서, 실시예 따른 에너지 저장 시스템은 별도의 구성없이 방전 모드 동작 전 직류 링크 캐패시터를 초기 충전할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 직류 링크 캐패시터에 제공되는 직류 전류를 점진적으로 증가 시켜 초기 충전 속도가 빠르고 배터리 방전 동작을 신속히 할 수 있다.Accordingly, the energy storage system according to the embodiment may initially charge the DC link capacitor before the discharge mode operation without a separate configuration. In addition, the energy storage system according to the embodiment can gradually increase the DC current provided to the DC link capacitor, so that the initial charge speed is fast and the battery discharge operation can be performed quickly.
<컨버터 효율 제어><Converter Efficiency Control>
도 11은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템이 직류직류 전력 변환시 출력 파워 비율에 따른 전력 변환 비율을 나타낸 그래프이고, 도 12는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 펄스폭 제어 방법을 설명하는 도면이고, 도 13은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 출력 파워에 따른 신호를 설명하기 위한 도면이다.11 is a graph showing a power conversion ratio according to an output power ratio when an energy storage system converts direct current to direct current power according to an embodiment, and FIG. 12 is a pulse width control method of a DC/DC converter of an energy storage system according to an embodiment. , and FIG. 13 is a diagram for explaining a signal according to output power of an energy storage system according to an exemplary embodiment.
도 11을 참조하면, 일반적으로 직류/직류 컨버터는 전력 변환시 출력 파워가 소정의 비율(P1) 이하가 되면 전력 변환 효율(점선)이 급격히 낮아진다. 예를 들어, 직류/ 직류 컨버터는 최대 출력 파워의 25%의 미만의 파워로 전력 변환시 전력 변환 효율이 95%이하로 급격히 낮아진다. Referring to FIG. 11 , in general, power conversion efficiency (dotted line) of a DC/DC converter rapidly decreases when an output power is less than a predetermined ratio P1 during power conversion. For example, when a DC/DC converter converts power with less than 25% of its maximum output power, its power conversion efficiency is rapidly reduced to 95% or less.
일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터의 출력 파워가 소정의 비율(P1) 이하가 되더라도 전력 변환 효율(실선)을 소정의 효율로 유지할 수 있다. 예를 들어, 직류/ 직류 컨버터는 최대 출력 파워의 25%의 미만의 파워로 전력 변환시 전력 변환 효율이 95%로 유지시킬 수 있다. 이를 위해, 직류/직류 컨버터(100)는 전력 변환시 최대 출력 파워의 소정의 비율(P1) 이하가 되면 전력 변환 효율이 높은 직류 전류(Idc)를 제공할 수 있다. 이 경우, 출력 파워는 직류/직류 컨버터(100)를 제어하는 PWM 신호의 펄스폭을 제어하여 조절될 수 있다. 또한, 최대 출력 파워의 소정의 비율(P1) 이하에서 제공되는 직류 전류(Idc)는 세기가 증가할수록 전류 리플이 증가하는 문제가 있으므로 소정의 리플 범위를 만족하는 전류 세기로 설정될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 12를 참조하면, 직류/직류 컨버터(100)는 충전 모드 또는 방전 모드 동작시 전력 변환에 이용되는 PWM 신호를 컨버터 제어부로부터 제공 받을 수 있다. PWM 신호는 최대 출력 파워의 소정의 비율(P1) 이상으로 직류/직류 컨버터(100)가 출력 파워를 출력시 한 주기(Tw) 동안 펄스폭이 제1 펄스폭(W1)으로 설정될 수 있다. 이 경우, 출력 파워의 세기는 직류 전류(Idc)의 세기를 조절하여 조절 될 수 있다. 또한, PWM 신호는 최대 출력 파워의 소정의 비율(P1) 미만으로 직류/직류 컨버터(100)가 출력 파워를 출력시 한 주기(Tw) 동안 펄스폭이 제2 펄스폭(W2)으로 조절될 수 있다. 이 경우, 출력 파워의 세기는 전력 변환 효율이 소정의 효율 이상인 직류 전류(Idc)의 세기를 유지하고 PWM 신호의 펄스폭을 조절하여 조절될 수 있다. 일 예로, 도 13을 참조하면, (a)는 직류/직류 컨버터(100)가 300W의 출력 파워를 출력하는 경우이고, (b)는 직류/직류 컨버터(100)가 900W의 출력 파워를 출력하는 경우이다. (a)와 (b)의 직류/직류 컨버터(100)는 전력 변환 효율이 소정의 효율 이상인 직류 전류(Idc)의 세기로 유지되고 PWM 신호의 펄스폭이 서로 차이가 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(100)의 PWM 신호는 900W의 파워를 출력하기 위한 펄스폭이 300W의 파워를 출력하기 위한 펄스폭보다 더 크다. The
또한, 직류/직류 컨버터(100)가 전력 변환 효율을 제어하는 방법은 도 15 내지 도 17의 컨버터 효율 제어 방법을 포함할 수 있다.Also, the method for controlling the power conversion efficiency of the DC/
따라서, 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율이 우수할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율이 우수하여 배터리의 충전 또는 방전시 전달되는 에너지 효율이 높을 수 있다.Therefore, the energy storage system according to an embodiment may have excellent power conversion efficiency of a DC/DC converter. In addition, since the energy storage system according to an embodiment has excellent power conversion efficiency of a DC/DC converter, energy efficiency delivered when charging or discharging a battery may be high.
도 14는 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 직류 링크 캐패시터의 초기 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for explaining a method of initially charging a DC link capacitor of a power supply system according to an exemplary embodiment.
도 14를 참조하면, 전력 공급 시스템은 에너지 저장 시스템의 배터리 방전 모드를 시작하는 단계(S1410)를 포함할 수 있다. 즉, 시스템 제어부는 에너지 저장 시스템에게 방전 모드 동작을 알리는 명령 신호를 전달할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the power supply system may include starting a battery discharge mode of the energy storage system (S1410). That is, the system controller may transmit a command signal informing the energy storage system of the discharge mode operation.
전력 공급 시스템은 직류 전압이 동작 전압 이상인지 판단하는 단계(S1420)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 에너지 저장 시스템의 충전 제어부는 직류 링크 캐패시터의 직류 전압이 인버터의 인버팅 동작을 수행할 수 있는 동작 전압 이상인지 판단할 수 있다.The power supply system may include determining whether the DC voltage is greater than or equal to the operating voltage (S1420). More specifically, the charging control unit of the energy storage system may determine whether the DC voltage of the DC link capacitor is greater than or equal to an operating voltage capable of performing an inverting operation of the inverter.
전력 공급 시스템은 직류 전압이 동작 전압 이상이면 배터리의 방전 동작을 수행하는 단계(S1430)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터는 부스팅 동작을 하여 배터리에서 제공된 직류 입력 전압을 상승시켜 직류 링크 캐패시터로 직류 전압을 제공할 수 있다.The power supply system may include performing a battery discharging operation when the DC voltage is equal to or higher than the operating voltage (S1430). More specifically, the DC/DC converter may perform a boosting operation to increase the DC input voltage provided from the battery and provide the DC voltage to the DC link capacitor.
전력 공급 시스템은 직류 전압이 동작 전압 미만이면 초기 충전 모드를 시작하는 단계(S1440)를 포함할 수 있다.The power supply system may include starting an initial charging mode when the DC voltage is less than the operating voltage (S1440).
전력 공급 시스템은 초기 충전 모드를 시작하면 초기 충전 전류를 직류 링크 캐패시터로 제공하는 단계(S1450)을 포함할 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터는 배터리의 전기 에너지를 이용하여 직류 링크 캐패시터에 직류 전류를 제공할 수 있다. 이 경우, 도 3 내지 도 10의 직류/직류 컨버터가 직류 링크 캐패시터를 초기 충전하는 방식을 이용할 수 있다.When the initial charging mode starts, the power supply system may include providing an initial charging current to the DC link capacitor (S1450). That is, the DC/DC converter of the energy storage system may provide DC current to the DC link capacitor using electric energy of the battery. In this case, a method in which the DC/DC converter of FIGS. 3 to 10 initially charges the DC link capacitor may be used.
초기 충전 전류가 제공되면서 전력 공급 시스템은 직류 전압이 동작 전압 이상인지 판단하는 단계(S1460)을 포함할 수 있다. 이 경우, 직류 전압이 동작 전압 이상이면 직류/직류 컨버터는 초기 충전 모드를 종료하고 배터리의 방전 동작을 할 수 있다(S1430).While the initial charging current is provided, the power supply system may include a step of determining whether the DC voltage is greater than or equal to the operating voltage (S1460). In this case, if the DC voltage is equal to or higher than the operating voltage, the DC/DC converter may terminate the initial charging mode and discharge the battery (S1430).
초기 충전 전류가 제공되면서 전력 공급 시스템은 직류 전압이 동작 전압 미만이면 직류 전류가 기준 전류 이상인지 판단하는 단계(S1470)를 포함할 수 있다. 기준 전류는 미리 설정된 전류일 수 있다. 기준 전류는 직류 링크 캐패시터를 충전하기에 충분한 전류 세기일 수 있다. 또한 기준 전류는 인버터 측과 배터리 측의 전압 차이가 크기 때문에 소정의 세기 이상이면 돌입 전류로 인한 회로 손상이 발생될 수 있으므로 소정의 세기 이하로 설정될 수 있다. 전력 공급 시스템은 직류 전류가 기준 전류 이상이면 초기 충전 전류 제공을 중단할 수 있다(S1480). 이 경우, 직류/직류 컨버터의 스위치가 오프되어 직류 링크 캐패시터에 직류 전류가 제공되지 않는다. 이와 반대로, 전력 공급 시스템은 직류 전류가 기준 전류 미만이면 초기 충전 전류를 계속하여 제공할 수 있다.While the initial charging current is provided, the power supply system may include determining whether the DC current is equal to or greater than the reference current when the DC voltage is less than the operating voltage (S1470). The reference current may be a preset current. The reference current may be a current strength sufficient to charge the DC link capacitor. In addition, since the voltage difference between the inverter side and the battery side is large, the reference current may be set below a predetermined level since circuit damage due to inrush current may occur if the reference current exceeds a predetermined level. The power supply system may stop providing the initial charging current when the DC current is greater than or equal to the reference current (S1480). In this case, the switch of the DC/DC converter is turned off and no DC current is provided to the DC link capacitor. Conversely, the power supply system may continue to provide the initial charging current when the DC current is less than the reference current.
초기 충전 전류 제공 중단 후, 전력 공급 시스템은 직류 전류가 설정 전류 이하가 되는 지 판단하는 단계(S1490)을 포함할 수 있다. 설정 전류는 미리 설정된 전류일 수 있다. 설정 전류는 기준 전류보다 작을 수 있다. 일 예로, 설정 전류는 0A일 수 있다. 전력 공급 시스템은 직류 전류가 설정 전류 이하가 아니면 초기 충전 전류 제공을 계속하여 중단할 수 있다. 이와 반대로, 전력 공급 시스템은 직류 전류가 설정 전류이하가 되면 초기 충전 전류를 제공할 수 있다. 즉, 전력 공급 시스템은 직류 링크 캐패시터에 제공되는 직류 전류의 크기에 따라 초기 충전하도록 하여 직류 링크 캐패시터의 초기 충전을 안정적으로 할 수 잇다. After stopping providing the initial charging current, the power supply system may include a step of determining whether the DC current is equal to or less than the set current (S1490). The set current may be a preset current. The set current may be smaller than the reference current. For example, the set current may be 0A. The power supply system may continue to stop providing the initial charging current when the DC current is not equal to or less than the set current. Conversely, the power supply system may provide the initial charging current when the DC current is less than or equal to the set current. That is, the power supply system may initially charge the DC link capacitor according to the magnitude of DC current provided to the DC link capacitor, thereby stably initial charging the DC link capacitor.
도 15는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 17은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율 제어 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 에너지 저장 시스템에 적용된 컨버터 효율 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for explaining a power supply method of an energy storage system according to an embodiment, and FIG. 17 is a diagram for explaining a power conversion efficiency control method of a DC/DC converter of an energy storage system according to an embodiment. 16 is a diagram for explaining a configuration of a converter efficiency controller applied to an energy storage system of a power supply system according to an embodiment.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 공급 방법은 에너지 저장 시스템이 충전 모드 또는 방전 모드로 동작하는 단계(S1510)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 15 , the power supply method according to an embodiment may include operating the energy storage system in a charging mode or a discharging mode ( S1510 ).
전력 공급 방법은 컨버터 효율 제어 영역인지 판단하는 단계(S1520)를 포함할 수 있다. 즉, 에너지 저장 시스템은 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율을 제어할 필요가 있는지 판단한 수 있다. 이 경우, 에너지 저장 시스템은 출력 파워가 기준 파워 미만 인지로 판단할 수 있다(S1530). 출력 파워는 직류/직류 컨버터가 현재 출력하는 파워 일 수 있다. 기준 파워는 직류/직류 컨버터의 전력 변환 효율이 소정의 효율이 되는 출력 파워일 수 있다. 기준 파워는 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준 파워는 직류/직류 컨버터의 최대 출력 파워에서 소정의 비율이 되는 파워일 수 있다. 일 예로, 기준 파워는 직류/직류 컨버터의 최대 출력 파워에서 25%의 파워일 수 있다.The power supply method may include determining whether the converter efficiency is controlled (S1520). That is, the energy storage system may determine whether it is necessary to control the power conversion efficiency of the DC/DC converter. In this case, the energy storage system may determine whether the output power is less than the reference power (S1530). The output power may be power currently output by the DC/DC converter. The reference power may be output power at which the power conversion efficiency of the DC/DC converter becomes a predetermined efficiency. The reference power may be set in advance. For example, the reference power may be a power that is a predetermined ratio of the maximum output power of the DC/DC converter. For example, the reference power may be 25% of the maximum output power of the DC/DC converter.
출력 파워가 기준 파워 미만이 아니면 컨버터 효율 제어 없이 충전 동작 또는 방전 동작을 수행할 수 있다(S1550).If the output power is not less than the reference power, the charging operation or the discharging operation may be performed without controlling the converter efficiency (S1550).
출력 파워가 기준 파워 미만이 되면 에너지 저장 시스템은 컨버터 효율 제어를 하는 단계(S1540)를 포함할 수 있다. When the output power is less than the reference power, the energy storage system may include a step of controlling converter efficiency (S1540).
보다 구체적으로, 도 17을 참조하면, 컨버터 효율 제어는 출력 파워에 기초하여 펄스폭을 산출하는 단계(S1541)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 펄스폭 산출은 식 1을 이용할 수 있다. More specifically, referring to FIG. 17 , converter efficiency control may include calculating a pulse width based on output power (S1541). More specifically,
(식 1) (Equation 1)
예를 들어, 최대 출력 파워가 5kW인 직류/직류 컨버터의 출력 파워의 25%영역까지 컨버터 효율 제어하고 PWM 신호의 반복 주기를 2ms로 하여 1kW의 펄스폭을 산출할 수 있다. 이 경우, 1kW의 펄스폭은 1kW/(5kW*25%)*2ms인 1.6ms일 수 있다. For example, a pulse width of 1 kW can be calculated by controlling converter efficiency up to 25% of the output power of a DC/DC converter having a maximum output power of 5 kW and setting a repetition period of a PWM signal to 2 ms. In this case, the pulse width of 1 kW may be 1.6 ms, which is 1 kW/(5 kW*25%)*2 ms.
또한, 컨버터 효율 제어는 평균 파워 값을 결정할 수 있다(S1542). 평균 파워 값은 충전 제어부가 PWM 신호의 반복 주기를 소정의 회수 동안 출력 파워 값을 측정하여 산출 될 수 있다. 이 후, 컨버터 효율 제어는 출력 파워와 평균 파워 값의 비교 값을 산출할 수 있다(S1543). 즉, 비교 값은 출력 파워에서 평균 파워 값을 뺀 값일 수 있다. 일 예로, 도 16을 참조하면, 에너지 저장 시스템(20)은 컨버터 효율 제어부(500)를 포함할 수 있다. 컨버터 효율 제어부(500)는 충전 제어부(300)에 포함될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 컨버터 효율 제어부(500)는 출력 파워(Pdc)와 평균 파워 값(Pavg)을 비교하여 파워 차이 값(Pd)을 산출할 수 있다. 이 후, 컨버터 효율 제어는 비교 값에 기초하여 파워 보상 값을 산출할 수 있다(S1544). 일 예로, 컨버터 효율 제어부(500)는 보상부(510)를 포함할 수 있다. 보상부(510)는 PI 제어기일 수 있다. 보상부(510)는 입력된 파워 차이 값(Pd)을 파워 보상 값(Pc)으로 제공할 수 있다. 이 후, 컨버터 효율 제어는 기준 파워에 파워 보상 값을 보상하여 보상된 출력 파워를 제공 할 수 있다(S1545). 일 예로, 컨버터 효율 제어부(500)는 기준 파워(Pref)에 파워 보상 값(Pc)을 더하여 보상된 출력 파워(Pdc*)를 제공할 수 있다. 이 경우, S1541에서 펄스폭 산출은 보상된 출력 파워에 기초하여 산출될 수 있다. Also, converter efficiency control may determine an average power value (S1542). The average power value may be calculated by the charging control unit measuring the output power value for a predetermined number of repetition cycles of the PWM signal. Thereafter, the converter efficiency control may calculate a comparison value between the output power and the average power value (S1543). That is, the comparison value may be a value obtained by subtracting the average power value from the output power. For example, referring to FIG. 16 , the
도 18은 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.18 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
도 18을 참조하면, 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터(1800), 배터리(200), 충전 제어부(300)를 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 에너지 저장 시스템(20)은 직류 링크 캐패시터(90)를 통하여 인버터(30)와 연결될 수 있다. 즉, 직류 링크 캐패시터(90)는 에너지 저장 시스템(20)과 인버터(30) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 에너지 저장 시스템(20)은 충전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 직류 전압(Vdc)을 입력 받고, 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)로 직류 전압(Vdc)을 제공할 수 있다. 또한, 앞으로 설명할 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터에 포함된 구성은 도 2 내지 도 17의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 구성에 포함될 수 있다. 배터리(200)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(1800)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(1800)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 2단(Nb)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 18 , an
충전 제어부(300)는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 포함할 수 있다. 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(1800)를 제어할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 모드 또는 방전 모드에 따라 직류/직류 컨버터(1800)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(1800)를 제어하기 위한 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(1800)의 제어부(1830)에 제공하고, 직류/직류 컨버터(1800)의 제어부(1830)는 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(1800)의 스위치에 제공할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)은 보조전원부(1850)에서 제공하는 제2 구동전원(VCC2)에 기초하여 구동할 수 있다. The charging
직류/직류 컨버터(1800)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(1800)는 양방향 직류/직류 컨버터일 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(2300)는 발전장치(10) 또는 인버터(30)에서 직류 링크 캐패시터(90)로 제공되는 직류 전력을 배터리(200)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(200)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(1800)는 배터리(200)에서 제공하는 직류 전력을 인버터(30)가 이용할 수 있는 전압 크기를 변환하여 직류 링크 캐패시터(90)로 제공할 수 있다. The DC/
직류/직류 컨버터(1800)는 과전류 보호 회로부(1810), 브릿지 회로부(1820), 제어부(1830), 직류 안정화 회로부(1840), 보조 전원부(1850), 백업 전원부(1860)을 포함할 수 있다. The DC/
제어부(1830)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(1820)에 제공할 수 있다. 또한, 제어부(1830)는 보조전원부(1850)에서 제공하는 제1 구동전원(VCC1)에 기초하여 구동할 수 있다. The
과전류 보호 회로부(1810)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(1810)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(1820) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(1810)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(1810)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(1820) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(1810)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.The overcurrent
브릿지 회로부(1820)는 과전류 보호 회로부(1810)와 직류 안정화 회로부(1840) 사이에 배치되어 각 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 브릿지 회로부(1820)는 스텝 다운 모드에서 과전류 보호 회로부(1810)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 강하 시켜 직류 안정화 회로부(1840)로 출력할 수 있다. 또한, 브릿지 회로부(1820)는 스텝 업 모드에서 직류 안정화 회로부(1840)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 상승시켜 과전류 보호 회로부(1810)에 출력할 수 있다. 브릿지 회로부(1820)는 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 일 예로, 브릿지 회로부(1820)는 도 4의 절연형 풀 브릿지 회로 일 수 있다. 다른 예로, 브릿지 회로부(1820)는 도 7의 비절연형 풀 브릿지 회로일 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고 브릿지 회로부(1820)는 하프 브릿지 회로로 구성될 수 있다. 브릿지 회로부(1820)는 제어부(1830)의 PWM 신호에 기초하여 동작할 수 있다.The
직류 안정화 회로부(1840)는 브릿지 회로부(1820)의 스텝 업 모드에서 직류 전압 상승, 스텝 다운 모드에서 직류 전압 강하가 되도록 동작할 수 있다. 또한, 직류 안정화 회로부(1840)는 LC 필터 일 수 있다. 직류 안정화 회로부(1840)는 제2 단(Nb)에 연결될 수 있다. The DC
보조 전원부(1850)는 제2 단(Nb)에 제공된 제1 전력(P1)에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 제2 단(Nb)에 제공되는 제1 전력(P1)은 배터리(200)에 저장된 에너지에 기초한다. 제1 전력(P1)은 대기전력일 수 있다. 또한, 보조 전원부(1850)는 제2 단(Nb)으로부터 제1 전력(P1)이 제공되지 않는 경우 백업 전원부(1860)로부터 제2 전력(P2)을 제공 받고, 제2 전력(P2)에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 일 예로, 제2 단(Nb)으로부터 보조 전원부(1850)에 제1 전력(P1)이 제공되지 않은 경우는 제2 단(Nb)에 연결된 배터리(200)가 과방전인 경우 일 수 있다. 제2 전력(P2)은 구동전원을 생성하기 위한 최소 전력일 수 있다. 구동 전원은 복수 일 수 있다. 구동 전원은 에너지 저장 시스템(20)의 충전 제어부(300)에 제공되는 제1 구동 전원(VCC1), 직류/직류 컨버터(1800)의 제어부(1830)에 제공되는 제2 구동 전원(VCC2)를 포함할 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고, 보조 전원부(1860)는 필요에 따라 전압 레벨이 다른 구동 전원을 복수개 출력 할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조 전원부(1850)는 입력단에 배치된 제3 단(Nc)에 제2 단(Nb)과 백업 전원부(1860)의 출력부가 연결될 수 있다. 보조 전원부(1850)는 제1 전력(P1)이 제2 단(Nb)에 제공되면 제1 전력(P1)이 제3 단(Nc)에 입력되어 입력단에 입력될 수 있다. 또한, 보조 전원부(1850)는 제1 전력(P1)이 제2 단(Nb)에 제공되지 않고 제2 전력(P2)이 제2 단(Nb)에 제공되면 제2 전력(P1)이 제3 단(Nc)에 입력되어 입력단에 입력될 수 있다. 따라서, 직류/직류 컨버터는 배터리가 과방전 되더라도 구동전원을 생성할 수 있어 배터리의 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터는 배터리가 과방전 되어도 배터리 교체 없이 충전이 가능하다.The auxiliary
백업 전원부(1860)는 직류 링크 캐패시터(90) 또는 인버터(30)에서 제공되는 전력에 기초하여 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 백업 전원부(1860)는 제1 단(Na)과 보조 전원부(1850) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 백업 전원부(1860)는 제1 단(Na)에서 제공 되는 제3 전력(P3)에 기초하여 제2 전력(P2)을 생성할 수 있다. 또한, 백업 전원부(1860)는 제2 단(Nb)으로부터 보조 전원부(1850)에 제1 전력(P1)이 제공 되지 않는 경우 보조 전원부(1850)에 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 일 예로, 백업 전원부(1860)는 일단이 제1 단(Na)에 연결되고 타단이 제3 단(Nc)에 연결될 수 있다. 백업 전원부(1860)는 제3 단(Nc)에 제2 전력(P2)을 제공하고, 제3 단(Nc)에서 보조 전원부(1850)에 제2 전력(P2)이 제공할 수 있다. The backup
따라서, 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 교체할 필요가 없다.Thus, another embodiment can charge the battery even if the battery is over-discharged. In addition, in another embodiment, there is no need to replace the battery even if the battery is over-discharged.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.19 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
도 19를 참조하면, 도 19의 또 다른 실시예 따른 에너지 저장 시스템은 도 18의 에너지 저장 시스템에서 전류 제한부(1870)를 제외하고 나머지 구성은 같다. 따라서, 도 18의 에너지 저장 시스템과 동일한 설명을 제외한다.Referring to FIG. 19 , the energy storage system according to another embodiment of FIG. 19 has the same configuration as the energy storage system of FIG. 18 except for the current limiting
또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 전류 제한부(1870)를 포함하는 직류/직류 컨버터(1800)를 포함할 수 있다.The
전류 제한부(1870)는 보조 전원부(1850)의 입력부에 배치될 수 있다. 일 예로, 전류 제한부(1870)는 제3 단(Nc)에 배치될 수 있다. 전류 제한부(1870)는 보조 전원부(1850)에 입력되는 전력이 역방향으로 제공되지 않도록 방지 할 수 있다. 또한, 전류 제한부(8170)는 제공되는 전력이 제공되지 않아야 되는 구성에 제공되지 않도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 전류 제한부(1870)는 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D1)는 제2 단(Nb)에서 제공되는 제1 전력(P1)이 제3 단(Nc)에 제공되도록 한다. 또한, 제1 다이오드(D1)는 제2 전력(P2)이 제2 단(Nb)으로 제공되지 않도록 방지할 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 백업 전원부(1860)가 제공하는 제2 전력(P2)이 제3 단(Nc)에 제공되도록 한다. 또한, 제2 다이오드(D2)는 제1 전력(P1)이 백업 전원부(1860)로 제공되지 않도록 방지할 수 있다.The current limiting
따라서, 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는 전류 제한부를 이용하여 보조 전원부가 안정적으로 구동 전원을 생성할 수 있도록 하고, 원치 않는 배터리의 충전을 방지할 수 있다. Accordingly, in the DC/DC converter according to another embodiment, the auxiliary power unit can stably generate driving power using the current limiting unit and can prevent unwanted battery charging.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.20 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
도 20을 참조하면, 도 20의 또 다른 실시예 따른 에너지 저장 시스템은 도 18의 에너지 저장 시스템에서 직류/직류 컨버터를 제외하고 나머지 구성은 같다. 따라서, 도 18의 에너지 저장 시스템과 동일한 설명을 제외한다.Referring to FIG. 20 , the energy storage system according to another embodiment of FIG. 20 has the same configuration as the energy storage system of FIG. 18 except for the DC/DC converter. Therefore, the same description as the energy storage system of FIG. 18 is omitted.
직류/직류 컨버터(2000)는 과전류 보호 회로부(2010), 브릿지 회로부(2020), 제어부(2030), 직류 안정화 회로부(2040), 보조 전원부(2050), 백업 전원부(2060)을 포함할 수 있다. 도시 하지는 않았지만, 직류/직류 컨버터(2000)는 도 19의 전류 제한부를 더 포함할 수 있다.The DC/
제어부(2030)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(2020)에 제공할 수 있다. 또한, 제어부(2030)는 보조전원부(2050)에서 제공하는 제1 구동전원(VCC1)에 기초하여 구동할 수 있다. The
과전류 보호 회로부(2010)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(2010)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(2020) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(2010)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(2010)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(2020) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(2010)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.The overcurrent
브릿지 회로부(2020)는 과전류 보호 회로부(2010)와 직류 안정화 회로부(2040) 사이에 배치되어 각 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 브릿지 회로부(2020)는 스텝 다운 모드에서 과전류 보호 회로부(2010)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 강하 시켜 직류 안정화 회로부(2040)로 출력할 수 있다. 또한, 브릿지 회로부(2020)는 스텝 업 모드에서 직류 안정화 회로부(2040)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 상승시켜 과전류 보호 회로부(2010)에 출력할 수 있다. 브릿지 회로부(2020)는 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 일 예로, 브릿지 회로부(2020)는 도 4의 절연형 풀 브릿지 회로 일 수 있다. 다른 예로, 브릿지 회로부(2020)는 도 7의 비절연형 풀 브릿지 회로일 수 있다. 이에 재한 되는 것은 아니고 브릿지 회로부(2020)는 하프 브릿지 회로로 구성될 수 있다. 브릿지 회로부(2020)는 제어부(2030)의 PWM 신호에 기초하여 동작할 수 있다.The
직류 안정화 회로부(2040)는 브릿지 회로부(2020)의 스텝 업 모드에서 직류 전압 상승, 스텝 다운 모드에서 직류 전압 강하가 되도록 동작할 수 있다. 또한, 직류 안정화 회로부(2040)는 LC 필터 일 수 있다. 직류 안정화 회로부(2040)는 제2 단(Nb)에 연결될 수 있다. The DC
보조 전원부(2050)는 제2 단(Nb)에 제공된 제1 전력(P1)에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 제2 단(Nb)에 제공되는 제1 전력(P1)은 배터리(200)에 저장된 에너지에 기초한다. 제1 전력(P1)은 대기전력일 수 있다. 또한, 보조 전원부(2050)는 제2 단(Nb)으로부터 제1 전력(P1)이 제공되지 않는 경우 백업 전원부(2060)로부터 제2 전력(P2)을 제공 받고, 제2 전력(P2)에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 일 예로, 제2 단(Nb)으로부터 보조 전원부(2050)에 제1 전력(P1)이 제공되지 않은 경우는 제2 단(Nb)에 연결된 배터리(200)가 과방전인 경우 일 수 있다. 제2 전력(P2)은 구동전원을 생성하기 위한 최소 전력일 수 있다. 구동 전원은 복수 일 수 있다. 구동 전원은 에너지 저장 시스템(20)의 충전 제어부(300)에 제공되는 제1 구동 전원(VCC1), 직류/직류 컨버터(2000)의 제어부(2030)에 제공되는 제2 구동 전원(VCC2)를 포함할 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고, 보조 전원부(2060)는 필요에 따라 전압 레벨이 다른 구동 전원을 복수개 출력 할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조 전원부(2050)는 입력단에 배치된 제3 단(Nc)에 제2 단(Nb)과 백업 전원부(2060)의 출력부가 연결될 수 있다. 보조 전원부(2050)는 제1 전력(P1)이 제2 단(Nb)에 제공되면 제1 전력(P1)이 제3 단(Nc)에 입력되어 입력부에 입력될 수 있다. 또한, 보조 전원부(2050)는 제1 전력(P1)이 제2 단(Nb)에 제공되지 않고 제2 전력(P2)이 제2 단(Nb)에 제공되면 제2 전력(P1)이 제3 단(Nc)에 입력되어 입력부에 입력될 수 있다. 따라서, 직류/직류 컨버터는 배터리가 과방전 되더라도 구동전원을 생성할 수 있어 배터리의 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터는 배터리가 과방전 되어도 배터리 교체 없이 충전이 가능하다.The auxiliary
백업 전원부(2060)는직류/직류 컨버터(2000) 외부에 배치된 외부 전원에서 제공되는 전력에 기초하여 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 백업 전원부(1860)는 외부 입력 단자(InputE)과 보조 전원부(2050) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 백업 전원부(2060)는 외부 입력 단자(InputE)에서 제공 되는 제4 전력(P4)에 기초하여 제2 전력(P2)을 생성할 수 있다. 또한, 백업 전원부(2060)는 제2 단(Nb)으로부터 보조 전원부(1850)에 제1 전력(P1)이 제공 되지 않는 경우 보조 전원부(2050)에 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 일 예로, 백업 전원부(2060)는 일단이 외부 입력 단자(inputE)에 연결되고 타단이 제3 단(Nc)에 연결될 수 있다. 백업 전원부(2060)는 제3 단(Nc)에 제2 전력(P2)을 제공하고, 제3 단(Nc)에서 보조 전원부(2050)에 제2 전력(P2)이 제공할 수 있다. The backup
따라서, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 교체할 필요가 없다.Thus, another embodiment can charge the battery even if the battery is over-discharged. Also, according to another embodiment, there is no need to replace the battery even if the battery is over-discharged.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.21 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
도 21을 참조하면, 도 21의 또 다른 실시예 따른 에너지 저장 시스템은 도 18 및 도 20의 에너지 저장 시스템에서 백업 전원부 및 백업 전원 제어부를 제외하고 나머지 구성은 같다. 따라서, 도 18 및 도 20의 에너지 저장 시스템과 동일한 설명을 제외한다.Referring to FIG. 21 , the energy storage system according to another embodiment of FIG. 21 has the same configuration as the energy storage system of FIGS. 18 and 20 except for the backup power unit and the backup power control unit. Therefore, the same description as the energy storage system of FIGS. 18 and 20 is omitted.
백업 전원부(2060)는 백업 전원 제어부(2070)에서 제공되는 전력에 기초하여 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 백업 전원부(1860)는 백업 전원 제어부(2070)과 보조 전원부(2050) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 백업 전원부(2060)는 백업 전원 제어부(2070)에서 제공 되는 제5 전력(P5)에 기초하여 제2 전력(P2)을 생성할 수 있다. 또한, 백업 전원부(2060)는 제2 단(Nb)으로부터 보조 전원부(1850)에 제1 전력(P1)이 제공 되지 않는 경우 보조 전원부(2050)에 제2 전력(P2)을 제공할 수 있다. 일 예로, 백업 전원부(2060)는 일단이 백업 전원 제어부(2070)에 연결되고 타단이 제3 단(Nc)에 연결될 수 있다. 백업 전원부(2060)는 제3 단(Nc)에 제2 전력(P2)을 제공하고, 제3 단(Nc)에서 보조 전원부(2050)에 제2 전력(P2)이 제공할 수 있다. The backup
또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터는 백업 전원 제어부(2070)을 포함할 수 있다. 백업 전원 제어부(2070)는 제어부(2030)의 제어 신호에 기초하여 외부 전원에서 제공되는 전력 및 제1 단(Na)에서 제공되는 전력 중 어느 하나의 전력을 선택하여 백업 전원부(2060)에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 백업 전원 제어부(2070)는 외부 입력 단자(InputE), 제1 단(Na) 및 백업 전원부(2060)의 사이에 배치될 수 있다. 백업 전원 제어부(2070)는 스위치를 포함할 수 있다. 일 예로, 제어부(2030)는 백업 전원 제어부(2070)를 제어하여 제1 단(Na)의 제3 전력(P3)을 제5 전력(P5)으로 하여 백업 전원부(2060)에 제공할 수 있다. 또한, 제어부(2030)는 백업 전원 제어부(2070)를 제어하여 외부 입력 단자(InputE)의 제4 전력(P4)을 제 5 전력(P5)으로 하여 백업 전원부(2060)에 제공할 수 있다. 따라서, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 교체할 필요가 없다.A DC/DC converter of an energy storage system according to another embodiment may include a backup
도 22는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터에서 배터리 충전을 위한 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.22 is a diagram for explaining a power conversion method for battery charging in a DC/DC converter of an energy storage system according to an embodiment.
도 22의 전력 변환 방법은 도 18 내지 도 21의 직류/직류 컨버터의 구성을 이용할 수 있다.The power conversion method of FIG. 22 may use the DC/DC converter configuration of FIGS. 18 to 21 .
도 22을 참조하면, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 전력 변환 방법은 제2 단에서 제1 전력이 제공되는지 판단하는 단계(S2201)를 포함할 수 있다. 일 예로, 배터리 방전 상태에서 보조 전원부는 제1 단에서 제1 전력이 제공되는지 판단할 수 있다. Referring to FIG. 22 , a method for converting power of a DC/DC converter according to an embodiment may include determining whether first power is supplied from a second stage (S2201). For example, in a battery discharge state, the auxiliary power unit may determine whether first power is provided from the first terminal.
실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 전력 변환 방법은 보조 전원부에 제2 단에서 제1 전력이 제공되면 제1 전력을 제공하는 단계(S2202)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 단에서 제1 전력이 제공되면 보조 전원부는 제1 전력을 입력 받을 수 있다.The power conversion method of the DC/DC converter according to the embodiment may include providing first power when the first power is provided from a second stage to the auxiliary power supply unit ( S2202 ). That is, when the first power is supplied from the first terminal, the auxiliary power unit may receive the first power.
실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 전력 변환 방법은 제1 전력을 제공 받으면 보조 전원부가 제1 전력에 기초하여 제어부의 구동 전원을 생성하는 단계(S2203)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조 전원부는 제1 전력에 기초하여 복수의 구동 전원을 생성할 수 있다. 보조 전원부는 생성된 구동 전원을 필요한 구성에 제공할 수 있다. 일 예로, 도 18 내지 도 21의 설명과 같이, 보조 전원부는 충전 제어부 구동을 위한 제1 구동 전원, 직류/직류 컨버터의 제어부 구동을 위한 제2 구동 전원을 생성할 수 있다.The power conversion method of the DC/DC converter according to the embodiment may include generating, by the auxiliary power unit, driving power of the control unit based on the first power when receiving the first power (S2203). More specifically, the auxiliary power supply may generate a plurality of driving power sources based on the first power. The auxiliary power supply unit may provide the generated driving power to a necessary component. For example, as described in FIGS. 18 to 21 , the auxiliary power supply may generate first driving power for driving the charging control unit and second driving power for driving the control unit of the DC/DC converter.
실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 전력 변환 방법은 S2201에서 제2 단에서 제1 전력이 제공되지 않으면 백업 전원부가 보조 전원부에 제2 전력을 제공하는 단계(S2204)를 포함할 수 있다. 백업 전원부가 보조 전원부에 제2 전력을 제공하는 방법은 도 18 내지 도 21의 백업 전원부가 보조 전원부에 제2 전력을 제공하는 구성과 동일 할 수 있다.The power conversion method of the DC/DC converter according to the embodiment may include a step of providing, by the backup power supply unit, second power to the auxiliary power unit when the first power is not supplied from the second terminal in S2201 (S2204). A method of providing the second power to the auxiliary power unit by the backup power unit may be the same as the configuration in which the backup power unit provides the second power to the auxiliary power unit of FIGS. 18 to 21 .
실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 전력 변환 방법은 보조 전원 부가 제2 전력에 기초하여 제어부의 구동 전원을 생성하는 단계(S2205)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조 전원부는 제2 전력에 기초하여 복수의 구동 전원을 생성할 수 있다. 보조 전원부는 생성된 구동 전원을 필요한 구성에 제공할 수 있다. 일 예로, 도 18 내지 도 21의 설명과 같이, 보조 전원부는 충전 제어부 구동을 위한 제1 구동 전원, 직류/직류 컨버터의 제어부 구동을 위한 제2 구동 전원을 생성할 수 있다.The power conversion method of the DC/DC converter according to the embodiment may include generating driving power of the control unit based on the second power of the auxiliary power supply (S2205). More specifically, the auxiliary power supply unit may generate a plurality of driving power sources based on the second power. The auxiliary power supply unit may provide the generated driving power to a necessary component. For example, as described in FIGS. 18 to 21 , the auxiliary power supply may generate first driving power for driving the charging control unit and second driving power for driving the control unit of the DC/DC converter.
따라서, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리가 과방전 되어도 배터리를 교체할 필요가 없다.Thus, another embodiment can charge the battery even if the battery is over-discharged. Also, according to another embodiment, there is no need to replace the battery even if the battery is over-discharged.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.23 is a diagram for explaining an energy storage system according to another embodiment.
도 23을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터(2300), 배터리(200), 충전 제어부(300)를 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 에너지 저장 시스템(20)은 직류 링크 캐패시터(90)를 통하여 인버터(30)와 연결될 수 있다. 즉, 직류 링크 캐패시터(90)는 에너지 저장 시스템(20)과 인버터(30) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 에너지 저장 시스템(20)은 충전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 직류 전압(Vdc)을 입력 받고, 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)로 직류 전압(Vdc)을 제공할 수 있다. 또한, 앞으로 설명할 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터에 포함된 구성은 도 2 내지 도 22의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 직류/직류 컨버터의 구성에 포함될 수 있다. 배터리(200)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(2300)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(2300)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 2단(Nb)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 23 , an
충전 제어부(300)는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 포함할 수 있다. 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(2300)를 제어할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 모드 또는 방전 모드에 따라 직류/직류 컨버터(2300)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(2300)를 제어하기 위한 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)에 제공하고, 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)는 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(2300)의 스위치에 제공할 수 있다. The charging
직류/직류 컨버터(2300)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(2300)는 양방향 직류/직류 컨버터일 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(2300)는 발전장치(10) 또는 인버터(30)에서 직류 링크 캐패시터(90)로 제공되는 직류 전력을 배터리(200)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(200)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(2300)는 배터리(200)에서 제공하는 직류 전력을 인버터(30)가 이용할 수 있는 전압 크기를 변환하여 직류 링크 캐패시터(90)로 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(2300)는 직류 전압 링크 캐패시터에서 제공되는 전압에 기초하여 충전 모드, 대기 모드, 방전 모드로 동작할 수 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(2300)는 충전 제어부(300)의 제어 신호의 제공이 없어도 직류 전압 링크 캐패시터에서 제공되는 전압을 모니터링하여 충전 모드, 대기 모드 및 방전 모드의 동작여부를 결정하고 동작할 수 있다. 직류/직류 컨버터(2300)가 충전 모드, 대기 모드, 방전 모드의 동작에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.The DC/
직류/직류 컨버터(2300)는 과전류 보호 회로부(2310), 브릿지 회로부(2320), 제어부(2330), 직류 안정화 회로부(2340), 보조 전원부(2350), 백업 전원부(2360)을 포함할 수 있다. The DC/
제어부(2330)은 브릿지 회로부(2320)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(2330)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(2320)에 제공할 수 있다. 다른 예로, 제어부(2330)는 직류 링크 캐패시터(90)에서 제공되는 전압의 크기에 따라 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(2330)는 결정된 기준 전력에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(2320)에 제공할 수 있다. 다른 예에 관한 구체적인 설명은 후술한다. The
과전류 보호 회로부(2310)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(2310)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(2320) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(2310)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(2310)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(2320) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(2310)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.The overcurrent
브릿지 회로부(2320)는 과전류 보호 회로부(2310)와 직류 안정화 회로부(2340) 사이에 배치되어 각 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 브릿지 회로부(2320)는 스텝 다운 모드에서 과전류 보호 회로부(2310)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 강하 시켜 직류 안정화 회로부(2340)로 출력할 수 있다. 또한, 브릿지 회로부(2320)는 스텝 업 모드에서 직류 안정화 회로부(2340)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 상승시켜 과전류 보호 회로부(2310)에 출력할 수 있다. 브릿지 회로부(2320)는 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 일 예로, 브릿지 회로부(2320)는 도 4의 절연형 풀 브릿지 회로 일 수 있다. 다른 예로, 브릿지 회로부(2320)는 도 7의 비절연형 풀 브릿지 회로일 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고 브릿지 회로부(2320)는 하프 브릿지 회로로 구성될 수 있다. 브릿지 회로부(2320)는 제어부(2330)의 PWM 신호에 기초하여 동작할 수 있다.The
직류 안정화 회로부(2340)는 브릿지 회로부(2320)의 스텝 업 모드에서 직류 전압 상승, 스텝 다운 모드에서 직류 전압 강하가 되도록 동작할 수 있다. 또한, 직류 안정화 회로부(2340)는 LC 필터 일 수 있다. 직류 안정화 회로부(2340)는 제2 단(Nb)에 연결될 수 있다. The DC
센싱부(2350)는 제1 단(Na)의 전압을 센싱하여 제어부(2330)에 제공할 수 있다. 제1 단(Na)의 전압은 직류 링크 캐패시터(90)가 제공하는 직류 전압일 수 있다. 또한, 센싱부(2350)는 제어부(2330)에 의해 제어 될 수 있다.The
따라서, 또 다른 실시예는 배터리의 충전 또는 방전의 동작 모드를 신속하게 결정할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 드룹 제어를 위해 별도의 통신선 및 통신부가 필요 없다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 신속한 드룹 제어가 가능하다.Thus, another embodiment can quickly determine the operating mode of charging or discharging the battery. In addition, another embodiment does not require a separate communication line and communication unit for droop control during battery charging or discharging. In addition, another embodiment enables rapid droop control during battery charging or discharging.
도 24는 도 23의 제어부을 설명하기 위한 도면이고, 도 25는 도 23의 에너지 저장 시스템의 드룹 제어 커브를 설명하기 위한 도면이고, 도 26은 도 24의 기준 전류 결정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 27은 도 24의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.24 is a diagram for explaining the controller of FIG. 23, FIG. 25 is a diagram for explaining a droop control curve of the energy storage system of FIG. 23, and FIG. 26 is a diagram for explaining the reference current determiner of FIG. 24. FIG. 27 is a diagram for explaining the current controller of FIG. 24 .
도 24를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)는 기준 전력 결정부(2331)를 포함할 수 있다. 기준 전력 결정부(2331)는 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. Referring to FIG. 24 , a
일 예로, 기준 전력 결정부(2331)는 제1 단의 전압의 크기에 따라 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 25를 참조하면, 기준 전력 결정부(2331)는 제1 단의 전압에 따른 드룹 제어 커브에 기초하여 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. 동작 모드의 경우, 기준 전력 결정부(2331)는 제1 단의 전압(Vdc)이 제1 전압(V1) 이상이면 충전 모드로 결정할 수 있다. 기준 전력 결정부(2331)는 제1 단의 전압(Vdc)이 제1 전압(V1)보다 작고 제2 전압(V2)보다 크면 대기 모드로 결정할 수 있다. 기준 전력 결정부(2331)는 제1 단의 전압(Vdc)이 제2 전압(V2) 이하이면 방전 모드로 결정할 수 있다. 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)은 기 설정된 전압일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)은 외부 통신을 이용하거나 사용자에 의해 직접 설정될 수 있다. 제1 전압(V1)은 제2 전압(V2)보다 클 수 있다. 기준 전력의 경우, 기준 전력 결정부(2331)는 동작 모드가 충전 모드이면 제1 단의 전압(Vdc)에 제1 전압(V1)을 뺀 후 충전 전력 기울기(Sc)를 곱하여 기준 전력을 산출 할 수 있다. 기준 전력 결정부(2331)는 동작 모드가 방전 모드이면 제2 전압(V2)에 제1 단의 전압(Vdc)을 뺀 후 방전 전력 기울기(Sd)를 곱하여 기준 전력을 산출 할 수 있다. 충전 전력 기울(Sc)와 방전 전력 기울기(Sd)는 기 설정된 값일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니며 외부 통신을 이용하거나 사용자에 의해 직접 설정될 수 있다. 충전 전력 기울기(Sc)와 방전 전력 기울기(Sd)는 서로 상이할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니며 서로 동일할 수 있다. 또한, 드룹 제어 커브는 최대 전력을 포함하여 기준 전력이 최대 전력으로 제한될 수 있다. 구체적으로, 최대 전력은 최대 충전 전력(PCMax)와 최대 방전 전력(PDMax)를 포함할 수 있다. 최대 충전 전력(PCMax)은 동작 모드가 충전 모드에서 기준 전력이 최대가 될 수 있는 전력 값일 수 있다. 최대 방전 전력(PDMax)은 동작 모드가 방전 모드에서 기준 전력이 최대가 될 수 있는 전력 값일 수 있다.For example, the
다른 예로, 기준 전력 결정부(2331)는 배터리 전압 상태에 따라 동작 모드를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 기준 전력 결정부(2331)는 배터리 전압이 소정의 전압 이상이면 충전 모드로 동작할 수 있다.As another example, the
또 다른 예로, 기준 전력 결정부(2331)는 사용자의 제어에 따라 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. 이 경우, 사용자는 직접 또는 통신을 이용하여 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다. As another example, the
또한, 기준 전력 결정부(2331)는 일 예, 다른 예 및 또 다른 예 중 어느 하나의 예를 선택하여 동작 모드 및 기준 전력을 결정할 수 있다.Also, the
또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)는 기준 전류 결정부(2332)를 포함할 수 있다. 기준 전류 결정부(2332)는 기준 전력 결정부(2331)에서 결정된 동작 모드 및 기준 전력에 기초하여 기준 전류를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 26을 참조하면, 충전 모드(a)의 경우, 기준 전류 결정부(2332)는 제1 기준 전류 선택부(2604)를 포함할 수 있다. 제1 기준 전류 선택부(2604)는 기준 전력 결정부(2331)에서 결정된 제1 단의 전압의 크기에 따라 드룹 커브를 이용하여 결정된 기준 전류(I_CCR), 사용자의 설정에 따라 결정된 기준 전류(I_MCR) 및 배터리 전압 상태에 따라 결정된 기준 전류(I_BR) 중 어느 하나의 기준 전류를 스위칭 신호인 PWM 신호를 생성하기 위한 기준 전류(I_CR)로 선택 할 수 있다. 또한, 충전 모드(a)의 경우, 기준 전류 결정부(2332)는 제1 전류 추출부(2601)를 포함할 수 있다. 제1 전류 추출부(2601)는 기준 전력 결정부(2331)에서 결정된 제1 단의 전압의 크기에 따라 드룹 커브를 이용하여 결정된 기준 전력(P_CCR)을 배터리 전압(V_B)으로 나누어 기준 전류(I_CCR)을 추출할 수 있다. 또한, 충전 모드(a)의 경우, 기준 전류 결정부(2332)는 제1 비교부(2602)와 PI 전압제어기(2603)을 포함할 수 있다. 제1 비교부(2602)는 기 설정된 배터리 기준 전압(V_BR)과 현재 배터리 전압(V_B)을 비교하여 배터리 전압 차이 값(V_Bd)를 PI 전압제어기(2603)에 제공할 수 있다. PI 전압제어기(2603)는 배터리 전압 차이 값(V_Bd)에 기초하여 PI 제어에 따른 기준 전류(I_BR)를 제공할 수 있다. 방전 모드(b)의 경우, 기준 전류 결정부(2332)는 제2 기준 전류 선택부(2604)를 포함할 수 있다. 제2 기준 전류 선택부(2604)는 기준 전력 결정부(2331)에서 결정된 제1 단의 전압의 크기에 따라 드룹 커브를 이용하여 결정된 기준 전류(I_CDR) 및 사용자의 설정에 따라 결정된 기준 전류(I_MDR) 중 어느 하나의 기준 전류를 스위칭 신호인 PWM 신호를 생성하기 위한 기준 전류(I_DR)로 선택 할 수 있다. 또한, 방전 모드(b)의 경우, 기준 전류 결정부(2332)는 제2 전류 추출부(2605)를 포함할 수 있다. 제2 전류 추출부(2605)는 기준 전력 결정부(2331)에서 결정된 제1 단의 전압의 크기에 따라 드룹 커브를 이용하여 결정된 기준 전력(P_CDR)을 제1 단의 전압(V_L)으로 나누어 기준 전류(I_CDR)을 추출할 수 있다.The
또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)는 제한 전력 결정부(2333)를 포함할 수 있다. 제한 전력 결정부(2333)는 기준 전력이 소정의 전력을 초과하지 않도록 기준 전력을 제한 할 수 있다. 보다 구체적으로, 제한 전력 결정부(2333)는 결정된 기준 전력이 설정된 최대 전력보다 크면 최대 전력이 기준 전력으로 전류 제어부(2334)에 제공되도록 할 수 있다. 또한, 제한 전력 결정부(2333)는 결정된 기준 전력이 인버터(30)에 따른 인버터 제한 전력보다 크면 인버터 제한 전력이 기준 전력으로 전류 제어부(2334)에 제공되도록 할 수 있다. 또한, 제한 전력 결정부(2333)는 결정된 기준 전력이 배터리(200)에 따른 배터리 제한 전력보다 크면 배터리 제한 전력이 기준 전력으로 전류 제어부(2334)에 제공되도록 할 수 있다.The
또 다른 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(2300)의 제어부(2330)는 전류 제어부(2334)를 포함할 수 있다. 전류 제어부(2334)는 결정된 기준 전류에 기초하여 스위칭 신호인 PWM 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 27를 참조하면, 충전 모드(a)의 경우, 전류 제어부(2334)는 제2 비교부(2701), 제1 PI 전류제어기(2702), 제1 PWM 변환부(2703)를 포함할 수 있다. 제2 비교부(2701)은 기준 전류(I_CR)와 배터리(200)에 입력되는 배터리 전류(I_B)을 비교하여 기준 전류 차이 값(I_CRD)를 제1 PI 전류제어기(2702)에 제공할 수 있다. 제1 PI 전류제어기(2702)는 기준 전류 차이 값(I_CRD)에 기초하여 PI 제어에 따른 충전 제어전류(I_CC)를 제1 PWM 변환부(2703)에 제공할 할 수 있다. 제1 PWM 변환부(2703)는 충전 제어전류(I_CC)에 기초하여 스위칭 신호인 PWM 신호를 브릿지 회로부(2320)에 제공할 수 있다. 방전 모드(b)의 경우, 전류 제어부(2334)는 제3 비교부(2704), 제2 PI 전류제어기(2705), 제2 PWM 변환부(2706)를 포함할 수 있다. 제3 비교부(2704)은 기준 전류(I_DR)와 배터리(200)에 입력되는 제1 단(Na)의 전류(I_L)를 비교하여 기준 전류 차이 값(I_DRD)를 제2 PI 전류제어기(2705)에 제공할 수 있다. 제2 PI 전류제어기(2705)는 기준 전류 차이 값(I_DRD)에 기초하여 PI 제어에 따른 방전 제어전류(I_DC)를 제2 PWM 변환부(2706)에 제공할 할 수 있다. 제2 PWM 변환부(2706)는 방전 제어전류(I_DC)에 기초하여 스위칭 신호인 PWM 신호를 브릿지 회로부(2320)에 제공할 수 있다.The
도 28은 도 23의 에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 28 is a diagram for explaining a power conversion method of the energy storage system of FIG. 23 .
도 28을 참조하면, 에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법은, 제1 단의 전압을 센싱하는 단계(S2810)을 포함할 수 있다. 제1 단은 직류/직류 컨버터와 직류 링크 캐패시터가 연결된 노드를 지칭할 수 있다. 제1 단의 전압을 센싱하는 방법은 도 23의 설명을 따를 수 있다.Referring to FIG. 28 , the power conversion method of the energy storage system may include sensing a voltage of a first terminal (S2810). The first stage may refer to a node to which a DC/DC converter and a DC link capacitor are connected. A method of sensing the voltage of the first stage may follow the description of FIG. 23 .
에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법은, 제1 단의 전압의 크기에 따라 동작 모드를 선택하는 단계(S2820)을 포함할 수 있다. 동작 모드는 충전 모드 대기 모드, 방전 모드 중 어느 하나의 모드일 수 있다. S2820에 대한 자세한 설명은 도 29에 따른다.The power conversion method of the energy storage system may include selecting an operation mode according to the level of the voltage of the first stage (S2820). The operation mode may be any one of a charging mode, a standby mode, and a discharging mode. A detailed description of S2820 follows FIG. 29 .
에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법은, 제1 단의 전압의 크기에 따라 기준 전력을 결정하는 단계(S2830)을 포함할 수 있다. 제1 단의 전압의 크기에 따라 기준 전력을 결정하는 방법은 도 23 내지 도 27의 설명 및 도 30의 설명을 따를 수 있다.The power conversion method of the energy storage system may include determining reference power according to the magnitude of the voltage of the first terminal (S2830). A method of determining the reference power according to the magnitude of the voltage of the first stage may follow the descriptions of FIGS. 23 to 27 and FIG. 30 .
에너지 저장 시스템의 전력 변환 방법은, 결정된 기준 전력에 기초하여 스위칭 신호를 생성하는 단계(S2840)을 포함할 수 있다. 스위칭 신호는 충전 모드 또는 방전 모드로 동작 하는 브릿지 회로부의 스위치 동작을 제어할 수 있다. 결정된 기준 전력에 기초하여 스위칭 신호를 생성하는 방법은 도 23 내지 도 27의 설명을 따를 수 있다.The power conversion method of the energy storage system may include generating a switching signal based on the determined reference power (S2840). The switching signal may control a switch operation of a bridge circuit unit operating in a charging mode or a discharging mode. A method of generating a switching signal based on the determined reference power may follow the descriptions of FIGS. 23 to 27 .
도 29는 도 28의 동작 모드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 29 is a diagram for explaining a method of selecting an operation mode of FIG. 28 .
도 29를 참조하면, 동작 모드를 선택하는 방법은, 제1 단의 전압이 제1 전압 이상인지 판단하는 단계(S2821)을 포함할 수 있다. 제1 단의 전압이 제1 전압 이상이면 충전 모드를 선택하는 단계(S2822)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 29 , the method of selecting an operation mode may include determining whether a voltage of a first terminal is equal to or greater than a first voltage (S2821). When the voltage of the first terminal is equal to or greater than the first voltage, a step of selecting a charging mode (S2822) may be included.
동작 모드를 선택하는 방법은, 제1 단의 전압이 제1 전압 이상이 아니면 제1 단의 전압이 제2 전압 이항인지 판단하는 단계(S2823)을 포함할 수 있다. 제2 단의 전압이 제2 전압 이하이면 방전 모드를 선택하는 단계(S2824)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 단의 전압이 제2 전압 이하가 아니면 S2821로 회귀 할 수 있다.The method for selecting the operation mode may include determining whether the voltage at the first terminal is a second voltage binomial if the voltage at the first terminal is equal to or greater than the first voltage ( S2823 ). When the voltage of the second stage is equal to or less than the second voltage, a step of selecting a discharge mode (S2824) may be included. In addition, if the voltage of the second terminal is not equal to or less than the second voltage, the process may return to S2821.
도 30은 도 28의 기준 전력을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 30 is a diagram for explaining a method of determining reference power of FIG. 28 .
도 30을 참조하면, 기준 전력을 결정하는 방법은, 제1 단의 전압을 이용한 제1 기준 전력을 산출하는 단계(S2831)을 포함할 수 있다. 제1 단의 전압을 이용한 제1 기준 전력을 산출하는 방법은 도 23 내지 도 25의 설명을 따를 수 있다.Referring to FIG. 30 , the method of determining the reference power may include calculating the first reference power using the voltage of the first stage (S2831). A method of calculating the first reference power using the voltage of the first stage may follow the descriptions of FIGS. 23 to 25 .
기준 전력을 결정하는 방법은, 제1 기준 전력이 최대 전력을 초과하였는지 판단하는 단계(S2832)를 포함할 수 있다. 제1 기준 전력이 최대 전력을 초과하면 기준 전력을 최대 전력으로 결정할 수 있다(S2833).The method of determining the reference power may include determining whether the first reference power exceeds the maximum power (S2832). If the first reference power exceeds the maximum power, the reference power may be determined as the maximum power (S2833).
기준 전력을 결정하는 방법은, 제1 기준 전력이 최대 전력을 초과하지 않으면 제1 기준 전력이 인버터 제한 전력을 초과하였는지 판단하는 단계(S2834)를 포함할 수 있다. 제1 기준 전력이 인버터 제한 전력을 초과하면 기준 전력을 인버터 제한 전력으로 결정할 수 있다(S2835).The method of determining the reference power may include determining whether the first reference power exceeds the inverter limit power if the first reference power does not exceed the maximum power (S2834). When the first reference power exceeds the inverter limit power, the reference power may be determined as the inverter limit power (S2835).
기준 전력을 결정하는 방법은, 제1 기준 전력이 인버터 제한 전력을 초과하지 않으면 제1 기준 전력이 배터리 제한 전력을 초과하였는지 판단하는 단계(S2836)를 포함할 수 있다. 제1 기준 전력이 배터리 제한 전력을 초과하면 기준 전력을 배터리 제한 전력으로 결정할 수 있다(S2837).The method of determining the reference power may include determining whether the first reference power exceeds the battery limit power if the first reference power does not exceed the inverter limit power (S2836). When the first reference power exceeds the battery limit power, the reference power may be determined as the battery limit power (S2837).
기준 전력을 결정하는 방법은, 제1 기준 전력이 배터리 제한 전력을 초과하지 않으면 기준 전력을 제1 기준 전력으로 결정하는 단계(S2838)을 포함할 수 있다.The method of determining the reference power may include determining the reference power as the first reference power when the first reference power does not exceed the battery limit power ( S2838 ).
따라서, 실시예는 배터리의 충전 또는 방전의 동작 모드를 신속하게 결정할 수 있다. 또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 드룹 제어를 위해 별도의 통신선 및 통신부가 필요 없다. 또한, 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 신속한 드룹 제어가 가능하다.본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 시스템 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.Thus, the embodiment can quickly determine the operating mode of charging or discharging the battery. In addition, the embodiment does not require a separate communication line and communication unit for droop control during battery charging or discharging. In addition, the embodiment enables rapid droop control during battery charging or discharging. According to an embodiment of the present invention, the above-described method can be implemented as a processor-readable code in a program recording medium. Examples of media readable by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage system, etc. include
상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The embodiments described above are not limited to the configuration and method described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although the above shows and describes preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
10 발전장치
20 에너지 저장 시스템
30 인버터
40 교류 필터
50 교류-교류 컨버터
60 계통
70 부하
90 직류 링크 캐패시터
100 직류/직류 컨버터
200 배터리
300 충전 제어부10 power plant
20 energy storage system
30 inverter
40 ac filter
50 ac-to-ac converter
60 strains
70 load
90 DC link capacitor
100 DC/DC converter
200 battery
300 charge control
Claims (8)
배터리와 연결된 제2 단에 연결되는 직류 안정화 회로부;
상기 과전류 보호 회로부와 상기 직류 안정화 회로부 사이에 전기적으로 연결되고, 스위치를 포함하는 브릿지 회로부;
상기 브릿지 회로부를 제어하는 제어부;
상기 배터리를 통해 상기 제2 단에 제공된 제1 전력에 기초하여 상기 제어부의 구동전원을 생성하는 보조 전원부;
상기 제1 단과 상기 보조 전원부 사이에 전기적으로 연결되는 백업 전원부;
상기 백업 전원부와 상기 제2 단 사이에 배치된 전류 제한부를 포함하고,
상기 제2 단으로부터 상기 보조 전원부에 상기 제1 전력이 제공되지 않는 경우 상기 백업 전원부는 상기 직류 링크 캐패시터를 통해 제공된 제3 전력에 기초하여 상기 제2 단을 통해 상기 보조 전원부에 제2 전력을 제공하며,
상기 전류 제한부는,
상기 백업 전원부와 상기 제2 단 사이에 배치된 제1 다이오드; 및
상기 배터리와 상기 제2 단 사이에 배치된 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 다이오드의 애노드단과 상기 제2 다이오드의 애노드단 각각은 상기 보조 전원부에 연결되며,
상기 제1 다이오드는 상기 백업 전원부를 통해 제공되는 상기 제2 전력을 상기 보조 전원부에 제공하면서 상기 배터리를 통해 공급되는 제1 전력이 상기 백업 전원부에 제공되지 않도록 하고,
상기 제2 다이오드는 상기 배터리를 통해 제공되는 상기 제1 전력을 상기 보조 전원부에 제공하면서 상기 제1 전력이 상기 백업 전원부에 제공되지 않도록 하는 직류/직류 컨버터.an overcurrent protection circuit unit connected to a first terminal connected to the DC link capacitor;
a DC stabilization circuit connected to the second terminal connected to the battery;
a bridge circuit unit electrically connected between the overcurrent protection circuit unit and the DC stabilization circuit unit and including a switch;
a control unit controlling the bridge circuit unit;
an auxiliary power supply unit generating driving power for the control unit based on the first power provided to the second stage through the battery;
a backup power supply electrically connected between the first terminal and the auxiliary power supply;
A current limiting unit disposed between the backup power supply unit and the second stage;
When the first power is not supplied to the auxiliary power supply from the second end, the backup power supply provides second power to the auxiliary power supply through the second end based on the third power provided through the DC link capacitor. and
The current limiting unit,
a first diode disposed between the backup power supply and the second terminal; and
A second diode disposed between the battery and the second terminal;
Each of the anode terminal of the first diode and the anode terminal of the second diode is connected to the auxiliary power supply,
The first diode prevents the first power supplied through the battery from being supplied to the backup power supply while providing the second power supplied through the backup power supply to the auxiliary power supply;
The second diode prevents the first power from being supplied to the backup power supply while providing the first power supplied through the battery to the auxiliary power supply.
상기 제1 전력은 대기전력이고,
상기 제2 전력은 상기 보조 전원부가 상기 제어부의 구동전원을 생성하기 위한 최소 전력인 직류/직류 컨버터.According to claim 1,
The first power is standby power,
The second power is a DC / DC converter that is the minimum power for generating the driving power of the control unit by the auxiliary power supply unit.
상기 제2 단으로부터 상기 보조 전원부에 상기 제1 전력이 제공되지 않는 경우는 상기 제2 단에 연결된 배터리가 과방전 상태인 직류/직류 컨버터.According to claim 1,
When the first power is not supplied from the second terminal to the auxiliary power supply unit, a battery connected to the second terminal is in an over-discharge state.
상기 백업 전원부는 상기 제1 단에 입력된 전력에 기초하여 상기 제2 전력을 제공하는 직류/직류 컨버터.According to claim 1,
The backup power supply unit provides the second power based on the power input to the first stage DC/DC converter.
상기 제1단과 상기 백업 전원부 사이에 배치된 백업 전원 제어부를 더 포함하고,
상기 백업 전원 제어부는 외부 전원과 연결되는 단자 및 상기 직류 링크 캐패시터와 선택적으로 연결되는 스위치를 포함하는, 직류/직류 컨버터.According to claim 1,
Further comprising a backup power control unit disposed between the first stage and the backup power supply unit,
The backup power control unit includes a terminal connected to an external power source and a switch selectively connected to the DC link capacitor.
상기 백업 전원부는 상기 제어부의 제어에 의해 스위칭 동작을 하여 상기 외부 전원 및 상기 직류 링크 캐패시터 중 어느 하나로부터 입력된 전력에 기초하여 상기 제2 전력을 제공하는 직류/직류 컨버터.
According to claim 6,
The backup power supply unit performs a switching operation under the control of the control unit to provide the second power based on power input from one of the external power supply and the DC link capacitor.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180009063A KR102515128B1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
US16/956,897 US11616368B2 (en) | 2017-12-22 | 2018-09-04 | Power supply system including DC-to-DC converter and control method therefor |
CN201880087446.9A CN111630762B (en) | 2017-12-22 | 2018-09-04 | Power supply system including DC/DC converter and control method thereof |
EP18890860.2A EP3731394A4 (en) | 2017-12-22 | 2018-09-04 | Power supply system including dc-to-dc converter and control method therefor |
JP2020534213A JP7239589B2 (en) | 2017-12-22 | 2018-09-04 | POWER SUPPLY SYSTEM INCLUDING DC/DC CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF |
PCT/KR2018/010276 WO2019124678A1 (en) | 2017-12-22 | 2018-09-04 | Power supply system including dc-to-dc converter and control method therefor |
PCT/KR2018/014862 WO2019146899A1 (en) | 2018-01-25 | 2018-11-28 | Direct current to direct current converter and power conversion method therefor |
US18/108,265 US20230198261A1 (en) | 2017-12-22 | 2023-02-10 | Power supply system including dc-to-dc converter and control method therefor |
JP2023032002A JP2023065595A (en) | 2017-12-22 | 2023-03-02 | Power supply system including dc-to-dc converter and control method therefor |
KR1020230037409A KR102646388B1 (en) | 2018-01-25 | 2023-03-22 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180009063A KR102515128B1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020230037409A Division KR102646388B1 (en) | 2018-01-25 | 2023-03-22 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190090432A KR20190090432A (en) | 2019-08-02 |
KR102515128B1 true KR102515128B1 (en) | 2023-03-28 |
Family
ID=67395419
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180009063A KR102515128B1 (en) | 2017-12-22 | 2018-01-25 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
KR1020230037409A KR102646388B1 (en) | 2018-01-25 | 2023-03-22 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020230037409A KR102646388B1 (en) | 2018-01-25 | 2023-03-22 | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR102515128B1 (en) |
WO (1) | WO2019146899A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102266289B1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-06-17 | 한국전자기술연구원 | Energy Harvester with Dual Input/Output Converter |
CN111509970B (en) * | 2020-04-23 | 2022-02-25 | 深圳英飞源技术有限公司 | Bidirectional converter |
EP4167433A4 (en) * | 2020-07-16 | 2023-11-15 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Battery assembly and energy storage system |
WO2023249447A1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | 엘지이노텍 주식회사 | Power conversion device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012135208A (en) * | 2012-03-09 | 2012-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter device |
JP2015089171A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | Switching power supply device and power supply method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012165560A (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | Power control device |
KR20130121016A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-05 | 박찬웅 | Switching power supply and control circuit with power factor correction |
US10110058B2 (en) * | 2016-05-24 | 2018-10-23 | Chicony Power Technology Co., Ltd. | Power conversion device and method for preventing abnormal shutdown thereof |
-
2018
- 2018-01-25 KR KR1020180009063A patent/KR102515128B1/en active IP Right Grant
- 2018-11-28 WO PCT/KR2018/014862 patent/WO2019146899A1/en active Application Filing
-
2023
- 2023-03-22 KR KR1020230037409A patent/KR102646388B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012135208A (en) * | 2012-03-09 | 2012-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter device |
JP2015089171A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | Switching power supply device and power supply method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102646388B1 (en) | 2024-03-12 |
KR20230044991A (en) | 2023-04-04 |
KR20190090432A (en) | 2019-08-02 |
WO2019146899A1 (en) | 2019-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7239589B2 (en) | POWER SUPPLY SYSTEM INCLUDING DC/DC CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF | |
KR102646388B1 (en) | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same | |
KR102588520B1 (en) | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same | |
Cheng et al. | Non-isolated single-inductor DC/DC converter with fully reconfigurable structure for renewable energy applications | |
Chien et al. | Novel three-port converter with high-voltage gain | |
Khaligh et al. | A multiple-input DC–DC converter topology | |
KR101397026B1 (en) | Battery system and energy storage system including same | |
JP6085544B2 (en) | Rapid charging equipment for electric vehicles, energy management method for charging equipment, and charging equipment system | |
JP2011147329A (en) | Power conservation device and operating method thereof, and power conservation system | |
Mehdipour et al. | Comparison of three isolated bi-directional DC/DC converter topologies for a backup photovoltaic application | |
KR101609245B1 (en) | Apparatus for storing energy | |
KR102273767B1 (en) | bidirectional DC-DC converter, and energy storage system including the same | |
KR20230002227A (en) | Energy storage system including dc-dc converter and electricity providing system including the same and control method of the same | |
Kurm et al. | Interfacing standalone loads with renewable energy source and hybrid energy storage system using a dual active bridge based multi-port converter | |
Wu et al. | Solar power generation system with power smoothing function | |
Parsekar et al. | A novel strategy for battery placement in standalone solar photovoltaic converter system | |
CN105143776A (en) | A system for management of electric energy produced by photovoltaic cells | |
JP6289714B2 (en) | Power control device, power control system, power control method, and storage battery | |
KR102343689B1 (en) | bidirectional DC-DC converter, and energy storage system including the same | |
Chen et al. | A new nonisolated three-port DC-DC converter with high step-up/down ratio | |
Srinivas et al. | A novel single-input multi-port isolated bi-directional converter for EV applications | |
JP2023553345A (en) | DC/DC converter and its control method | |
JP6479516B2 (en) | Input control power storage system | |
Sabzehgar et al. | A novel modelling and control strategy for a full-wave ZCS quasi-resonant boost converter for a PV-based battery charging system | |
Kumar et al. | Model Predictive Control of Bi-directional dc-dc Converter for Battery Charger Application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |