KR102570625B1 - Ups power changeover control system and method of on-off grid solar bidirectional inverter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력망 및 태양 전지 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받고, 배터리 팩에 전력을 저장하고, 부하에 전력을 공급하도록 구성되고, 온 그리드 모드, 오프 그리드 모드 및 UPS 모드 중 적어도 하나로 동작하도록 구성되며, 상기 전력망으로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 AC-to-DC 인버터, 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력을 충전 가능한 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 DC-to-DC 인버터, 상기 배터리 팩에 저장된 전력을 교류로 변환하여 부하 또는 전력망에 공급하도록 구성되는 DC-to-AC 인버터, 상기 전력망과 상기 AC-to-DC 인버터 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제1 양방향 TRIAC 스위치, 상기 DC-to-AC 인버터와 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제2 양방향 TRIAC 스위치, 상기 전력망과 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제3 양방향 TRIAC 스위치 및 상기 제1 내지 제3 양방향 TRIAC 스위치들, 상기 AC-to-DC 인버터, 상기 DC-to-DC 인버터 및 상기 DC-to-AC 인버터를 제어하도록 구성되는 인버터 제어기를 포함하고, 상기 UPS 모드에서는, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되고 있는 경우, 상기 제1 및 제2 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프된 상태이고, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되다가 공급되지 않기 시작하는 경우, 상기 제1 및 제3 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되며, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되지 않다가 공급되기 시작하는 경우, 상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 턴오프되며, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치가 턴오프되고 0.1초 이후에 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되는 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an on-off grid solar power bidirectional inverter power conversion control system, and more particularly, to receive power from at least one of a power grid and a solar cell, store power in a battery pack, and supply power to a load. An AC-to-DC inverter configured to operate in at least one of an on-grid mode, an off-grid mode, and a UPS mode, and convert power supplied from the power grid into direct current and store it in the battery pack, the solar cell A DC-to-DC inverter configured to convert power supplied from the battery into chargeable direct current and store it in the battery pack, and a DC-to-AC configured to convert the power stored in the battery pack into alternating current and supply it to a load or a power grid. An inverter, a first bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the power grid and the AC-to-DC inverter, and a second bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the DC-to-AC inverter and the load A bidirectional TRIAC switch, a third bidirectional TRIAC switch configured to control current in both directions between the power grid and the load, and the first to third bidirectional TRIAC switches, the AC-to-DC inverter, the DC-to-DC An inverter and an inverter controller configured to control the DC-to-AC inverter, wherein in the UPS mode, when normal power is supplied from the power grid, the first and second bi-directional TRIAC switches are turned off The third bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load, and when normal power is supplied from the power grid and then starts not to be supplied, the first and third bi-directional TRIAC switches are turned off, The second bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load, and when normal power is not supplied from the power grid but starts to be supplied, the first bi-directional TRIAC switch causes current to flow toward the AC-to-DC inverter turned on to flow, the second bidirectional TRIAC switch is turned off, and the third bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load 0.1 seconds after the second bidirectional TRIAC switch is turned off An on-off grid It relates to a solar bidirectional inverter power conversion control system.

Description

온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 UPS 전력 전환 제어 시스템 및 방법 {UPS POWER CHANGEOVER CONTROL SYSTEM AND METHOD OF ON-OFF GRID SOLAR BIDIRECTIONAL INVERTER}UPS power conversion control system and method of on-off grid solar bidirectional inverter {UPS POWER CHANGEOVER CONTROL SYSTEM AND METHOD OF ON-OFF GRID SOLAR BIDIRECTIONAL INVERTER}

본 발명은 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 UPS 전력 전환 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 양방향 TRIAC 스위치들의 동작을 통한 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 UPS 전력 전환 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a UPS power conversion control system and method of an on-off grid solar bidirectional inverter, and more particularly, to a UPS power conversion control system of an on-off grid solar bidirectional inverter through the operation of a plurality of bidirectional TRIAC switches and methods.

환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 태양광 발전 등 신재생 에너지의 중요성이 증대되고 있다. 특히, 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 조력 등 무한히 공급되는 천연 자원을 이용하고, 발전 과정에서 공해를 유발하지 않아, 그 활용 방안에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.As environmental destruction, resource depletion, etc. become a problem, interest in a system capable of storing power and efficiently utilizing the stored power is increasing. In addition, the importance of renewable energy such as photovoltaic power generation is increasing. In particular, new and renewable energy uses natural resources that are infinitely supplied, such as sunlight, wind power, and tidal power, and does not cause pollution in the process of power generation, so research on how to utilize them is being actively conducted.

최근에는, 기존의 전력 계통에 정보기술을 접목하여, 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 정보를 교환함으로써, 에너지 효율을 최적화하는 시스템으로서, 스마트 그리드(Smart grid) 시스템이 대두되고 있다. 또한, 태양광 발전과 무정전 전원 공급장치(Uninterruptible Power Supply; UPS)를 연계한 형태의 태양광 발전 시스템도 선보이고 있다.Recently, a smart grid system has emerged as a system for optimizing energy efficiency by incorporating information technology into an existing power system and exchanging information in both directions between a power supplier and a consumer. In addition, a solar power generation system in the form of linking solar power generation and an uninterruptible power supply (UPS) is also being introduced.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 그리드 연결 계통연계형 에너지 저장 변환 장치 및 무정전 전원 공급장치로 절체 기능에 관한 기술 발전을 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide technological development related to a transfer function with a grid-connected grid-connected energy storage conversion device and an uninterruptible power supply.

구체적으로는, 사용자 대 시스템 전력 관리를 최소화하기 위한 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 전력 전환 제어 시스템으로 전력 절체 기능 ALTS(자동 부하 절체 개폐기)의 기능이 내장된 UPS(무정전 전원 공급장치)의 기능을 포함하는 통합 하이브리드 신재생 에너지 인버터를 제공하는 것이다.Specifically, it is a power conversion control system of an on-off-grid solar bidirectional inverter to minimize user-to-system power management. It is to provide an integrated hybrid renewable energy inverter that includes functions.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템은 전력망 및 태양 전지 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받고, 배터리 팩에 전력을 저장하고, 부하에 전력을 공급하도록 구성되고, 온 그리드 모드, 오프 그리드 모드 및 UPS 모드 중 적어도 하나로 동작하도록 구성되며, 상기 전력망으로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 AC-to-DC 인버터, 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력을 충전 가능한 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 DC-to-DC 인버터, 상기 배터리 팩에 저장된 전력을 교류로 변환하여 부하 또는 전력망에 공급하도록 구성되는 DC-to-AC 인버터, 상기 전력망과 상기 AC-to-DC 인버터 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제1 양방향 TRIAC 스위치, 상기 DC-to-AC 인버터와 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제2 양방향 TRIAC 스위치, 상기 전력망과 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제3 양방향 TRIAC 스위치 및 상기 제1 내지 제3 양방향 TRIAC 스위치들, 상기 AC-to-DC 인버터, 상기 DC-to-DC 인버터 및 상기 DC-to-AC 인버터를 제어하도록 구성되는 인버터 제어기를 포함하고, 상기 UPS 모드에서는, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되고 있는 경우, 상기 제1 및 제2 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프된 상태이고, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되다가 공급되지 않기 시작하는 경우, 상기 제1 및 제3 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되며, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되지 않다가 공급되기 시작하는 경우, 상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 턴오프되며, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치가 턴오프되고 0.1초 이후에 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된다.An on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is supplied with power from at least one of a power grid and a solar cell, stores power in a battery pack, and , AC-to configured to supply power to a load, configured to operate in at least one of an on-grid mode, an off-grid mode, and a UPS mode, and configured to convert power supplied from the power grid into direct current and store it in the battery pack. -DC inverter, a DC-to-DC inverter configured to convert power supplied from the solar cell into chargeable direct current and store it in the battery pack, convert the power stored in the battery pack into alternating current and supply it to a load or a power grid a DC-to-AC inverter, a first bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the power grid and the AC-to-DC inverter, and a current in both directions between the DC-to-AC inverter and the load. A second bidirectional TRIAC switch configured to control a second bidirectional TRIAC switch, a third bidirectional TRIAC switch configured to bidirectionally control current between the power grid and the load, and the first to third bidirectional TRIAC switches, the AC-to-DC inverter , an inverter controller configured to control the DC-to-DC inverter and the DC-to-AC inverter, and in the UPS mode, when normal power is being supplied from the power grid, the first and second bi-directional When the TRIAC switches are turned off, the third bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load, and normal power is supplied from the power grid and then begins not to be supplied, the first and third bidirectional The TRIAC switches are turned off, the second bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load, and when normal power is not supplied from the power grid but starts to be supplied, the first bidirectional TRIAC switch switches the AC- Turned on so that current flows toward the to-DC inverter, the second bi-directional TRIAC switch is turned off, and the third bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load 0.1 seconds after the second bi-directional TRIAC switch is turned off is turned on.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온 그리드 모드에서는, 상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는, 상기 전력망에 전력을 판매하는 경우, 상기 전력망 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이다.In one embodiment of the present invention, in the on-grid mode, the first bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the AC-to-DC inverter, and the second bidirectional TRIAC switch generates current toward the load is turned on to flow, and the third bi-directional TRIAC switch is turned on to allow current to flow toward the power grid when selling power to the power grid.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온 그리드 모드에서는, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는, 상기 배터리 팩의 충전 상태가 임계값 이하이거나, 상기 DC-to-AC 인버터에서 출력되는 유효전력이 상기 전력망에서 공급되는 유효전력보다 작은 경우, 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이다.In one embodiment of the present invention, in the on-grid mode, the third bi-directional TRIAC switch may cause the battery pack to charge less than or equal to a threshold value or active power output from the DC-to-AC inverter to If less than the active power supplied from , it is turned on so that current flows toward the load.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오프 그리드 모드에서는, 상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 턴오프된 상태이다.In one embodiment of the present invention, in the off-grid mode, the first bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the AC-to-DC inverter, and the second bidirectional TRIAC switch generates current toward the load is turned on to flow, and the third bi-directional TRIAC switch is turned off.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 UPS 모드에서는, 상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되다가 공급되지 않기 시작하는 경우, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 정상 전력이 공급되지 않기 시작하고 10 ms 이내에 상기 DC-to-AC 인버터로부터 상기 부하로 전류가 흐르도록 턴온된다.In one embodiment of the present invention, in the UPS mode, when normal power is supplied from the power grid and then starts not to be supplied, the second bi-directional TRIAC switch switches the DC switch within 10 ms after the normal power is not supplied. It is turned on so that current flows from the -to-AC inverter to the load.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력이 임계값 이상인 경우, 상기 AC-to-DC 인버터의 동작이 중단되도록 구성된다.In one embodiment of the present invention, when the power supplied from the solar cell is greater than or equal to a threshold value, the operation of the AC-to-DC inverter is stopped.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 전력망 우선 충전 모드의 경우, 상기 AC-to-DC 인버터를 이용하여 상기 전력망으로부터 공급되는 전력으로 상기 배터리 팩을 충전한다.In one embodiment of the present invention, in case of a grid priority charging mode, the battery pack is charged with power supplied from the grid using the AC-to-DC inverter.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 태양광 우선 충전 모드의 경우, 상기 DC-to-DC 인버터를 이용하여 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력으로 상기 배터리 팩을 충전한다.In one embodiment of the present invention, in the solar priority charging mode, the battery pack is charged with power supplied from the solar cell using the DC-to-DC inverter.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 양방향 TRIAC 스위치 각각에는 저항 및 커패시터가 병렬로 연결되어 있고, 상기 저항과 상기 커패시터는 서로 직렬로 연결되어 있다.In one embodiment of the present invention, a resistor and a capacitor are connected in parallel to each of the first to third bidirectional TRIAC switches, and the resistor and the capacitor are connected in series to each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템은, 상기 전력망으로부터 공급되는 전력, 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력, 상기 DC-to-AC 인버터에서 출력되는 전력 및 상기 부하에 공급되는 전력을 측정한다.In one embodiment of the present invention, the on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system includes power supplied from the power grid, power supplied from the solar cell, and power output from the DC-to-AC inverter. and measure the power supplied to the load.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.The solution to the above problems does not enumerate all the features of the present invention. Various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be understood in more detail with reference to the following specific examples.

본 발명에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 UPS 전력 전환 제어 시스템에 따르면, 가격이 저렴한 시간대의 수요전력을 저장하여 가격이 높을 때에 그리드 전력망으로 판매할 수 있고, 갑작스러운 정전 등이 발생하는 경우를 대비하여, 어떠한 상황에서도 정상적인 전력 공급을 보장하는 UPS 모드를 갖추면서, 전력망 전원이 갑작스럽게 복구되는 경우에도 시스템에 미치는 역기전압을 방지하여 에너지 저장 장치나 인버터에 전기적/물리적인 손상 없이 연속 운행이 가능하다.According to the on-off-grid solar bidirectional inverter UPS power conversion control system according to the present invention, the demand power of the time when the price is low can be stored and sold to the grid power grid when the price is high, and when a sudden power outage occurs In preparation for this, it is equipped with a UPS mode that guarantees normal power supply under any circumstances, and even when power grid power is suddenly restored, it prevents counter-electromotive voltage from affecting the system and continues operation without electrical/physical damage to the energy storage device or inverter. this is possible

구체적으로, 전력망으로부터 순간적으로 전력 공급이 복구되는 시점과 인버터의 출력이 차단되는 시점의 시간적 격차를 둠으로써, 전력망 전력의 위상과 인버터의 위상의 차이가 발생하면 역기전력으로 인한 인버터 내부의 소자 고장을 방지하면서 ALTS(자동 부하 절체 개폐기) 역할을 하여 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 회로를 보호할 수 있다.Specifically, by providing a time gap between the point at which power supply is instantaneously restored from the power grid and the point at which the output of the inverter is cut off, when a difference between the phase of the power grid and the phase of the inverter occurs, device failure inside the inverter due to counter-electromotive force can be prevented. It can protect the circuit of the on-off grid solar bidirectional inverter by acting as an automatic load transfer switch (ALTS) while preventing

또한, 양방향 TRIAC 스위치에서 병렬 연결되는 저항과 커패시터는, 스너버 회로로서 급격화 변화의 써지 또는 역전압과 입력 신호에서 원하지 않는 노이즈 등을 제거하여 TRIAC 소자를 보호하는 역할을 할 수 있다.In addition, the resistor and capacitor connected in parallel in the bi-directional TRIAC switch, as a snubber circuit, can serve to protect the TRIAC element by removing unwanted noise from the surge or reverse voltage of sudden change and input signal.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above effects, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 온 그리드 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 오프 그리드 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 UPS 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 TRIAC 회로를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a diagram illustrating an operation in an on-grid mode of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an operation in an off-grid mode of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the operation of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system in a UPS mode according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a TRIAC circuit of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for controlling power conversion of an on-off grid solar power bidirectional inverter according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the principles of preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. However, the drawings shown below and the description below relate to preferred implementation methods among various methods for effectively explaining the features of the present invention, and the present invention is not limited to only the drawings and description below.

한편, 제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, terms such as first or second may be used to describe various components, but these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but one or more other features or numbers, It should be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하에서는 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템 및 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, a solar bidirectional inverter power conversion control system and control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 온 그리드 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an operation in an on-grid mode of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 구성에 대해서 설명한다.First, with reference to FIG. 1, the configuration of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템(이하, “본 시스템”)은 인버터 제어기(100), 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106), AC-to-DC 인버터(107), DC-to-DC 인버터(109) 및 DC-to-AC 인버터(110)를 포함한다. 본 시스템은 전력망(Grid, 101) 및 태양 전지(108)에 연결된다. 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템과 전력망(101) 사이에는 AMI(102)가 연결될 수 있다. 또한, 본 시스템은 배터리 팩(111) 및 부하(113)와 연결된다.Referring to FIG. 1, an on-off grid solar power bi-directional inverter power conversion control system (hereinafter referred to as “this system”) according to an embodiment of the present invention includes an inverter controller 100, bi-directional TRIAC switches 104, 105, 106), an AC-to-DC inverter 107, a DC-to-DC inverter 109 and a DC-to-AC inverter 110. This system is connected to a grid (Grid, 101) and a solar cell (108). An AMI 102 may be connected between the on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system and the power grid 101 . In addition, this system is connected to the battery pack 111 and the load 113.

전력망(101)은 본 시스템 및 부하에 전력을 공급하는 외부의 전력원이다. 태양 전지(108)는 태양광을 이용하여 전기를 생산하여 본 시스템 및 부하에 전력을 공급하는 전력원이다. AMI(102)는 유·무선 통신을 이용하여 원격에서 에너지 사용량을 실시간으로 검침하고, 양방향 정보 교환을 통해 에너지 사용량을 효율적으로 관리하는 시스템으로서, 검침된 에너지 사용량을 관리하여 소비성향, 수요분석, 에너지 절감 및 대책 수립 등 효율적 에너지 활용 서비스를 제공할 수 있다.The power grid 101 is an external power source that supplies power to the present system and loads. The solar cell 108 is a power source that generates electricity using sunlight and supplies power to the system and loads. AMI (102) is a system that reads energy usage in real time remotely using wired and wireless communication and efficiently manages energy usage through interactive information exchange. Efficient energy utilization services such as energy saving and countermeasures can be provided.

배터리 팩(111)은 본 시스템에서 생산된 전력을 저장한다. 또한, 배터리 팩(111)은 저장된 전력을 필요한 때에 본 시스템에 공급한다. 부하(113)는 본 시스템에서 생산된 전력을 공급받아 사용한다. 또한, 부하(113)는 예를 들어, 가정의 가전 제품일 수 있다.The battery pack 111 stores power generated by the present system. In addition, the battery pack 111 supplies stored power to the present system when needed. The load 113 receives and uses the power generated in this system. Also, the load 113 may be, for example, home appliances.

인버터 제어기(100)는 본 시스템의 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106), AC-to-DC 인버터(107), DC-to-DC 인버터(109) 및 DC-to-AC 인버터(110)의 동작을 제어한다.The inverter controller 100 includes the bidirectional TRIAC switches 104, 105, and 106, an AC-to-DC inverter 107, a DC-to-DC inverter 109 and a DC-to-AC inverter 110 of the present system. control the operation of

양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106)은 모두 3극 쌍방향 사이리스터로서, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105), 제2 양방향 TRIAC 스위치(106) 및 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)를 포함한다. 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106)은 전기의 흐름을 쌍방향으로 제어할 수 있다. 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106)의 구체적인 구조는 도 4를 참조하여 상세히 후술한다. 특히, 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106)은 본 시스템의 동작 모드(온 그리드 모드, 오프 그리드 모드 및 UPS 모드)에 따라 각각 전기의 흐름을 다르게 제어할 수 있다.The bidirectional TRIAC switches 104, 105, and 106 are all three-pole bidirectional thyristors, and include a first bidirectional TRIAC switch 105, a second bidirectional TRIAC switch 106, and a third bidirectional TRIAC switch 104. The bi-directional TRIAC switches 104, 105 and 106 can interactively control the flow of electricity. A specific structure of the bidirectional TRIAC switches 104, 105, and 106 will be described later in detail with reference to FIG. 4. In particular, the bi-directional TRIAC switches 104, 105, and 106 may control the flow of electricity differently according to the operation mode (on-grid mode, off-grid mode, and UPS mode) of the present system.

AC-to-DC 인버터(107)는 전력망(101)으로부터 공급받은 교류를 직류로 변환한다. 그리고, AC-to-DC 인버터(107)는 변환된 직류를 배터리 팩(111)에 저장할 수 있다.The AC-to-DC inverter 107 converts AC supplied from the power grid 101 into DC. Also, the AC-to-DC inverter 107 may store the converted direct current in the battery pack 111 .

DC-to-DC 인버터(109)는 태양 전지(108)로부터 공급받은 직류를 충전 가능한 직류로 변환한다. 그리고, DC-to-DC 인버터(109)는 변환된 직류를 배터리 팩(111)에 저장할 수 있다. 특히, DC-to-DC 인버터(109)는 또한 MPPT 역할을 수행할 수 있다.The DC-to-DC inverter 109 converts the direct current supplied from the solar cell 108 into chargeable direct current. And, the DC-to-DC inverter 109 may store the converted direct current in the battery pack 111 . In particular, the DC-to-DC inverter 109 may also perform an MPPT role.

DC-to-AC 인버터(110)는 AC-to-DC 인버터(107)에서 변환된 직류, DC-to-DC 인버터(109)에서 변환된 직류 또는 배터리 팩(111)에 저장되어 있던 직류를 교류로 변환한다. 특히, DC-to-AC 인버터(110)는 변환된 교류를 부하(113) 또는 전력망(101)에 공급할 수 있다. 상기 전력이 부하(113)에 공급되는 경우, 부하(113)에서 전기에너지로 사용되고, 상기 전력이 전력망(101)에 공급되는 경우, 해당 전력은 판매된다.The DC-to-AC inverter 110 converts the DC converted from the AC-to-DC inverter 107, the DC-converted DC from the DC-to-DC inverter 109, or the DC stored in the battery pack 111 into AC. convert to In particular, the DC-to-AC inverter 110 may supply the converted alternating current to the load 113 or the power grid 101 . When the power is supplied to the load 113, it is used as electrical energy in the load 113, and when the power is supplied to the power grid 101, the power is sold.

상기 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템은, 상기 전력망(101)으로부터 공급되는 전력, 상기 태양 전지(108)로부터 공급되는 전력, 상기 DC-to-AC 인버터(110)에서 출력되는 전력 및 상기 부하(113)에 공급되는 전력을 측정할 수 있다.The on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system includes power supplied from the power grid 101, power supplied from the solar cell 108, and power output from the DC-to-AC inverter 110. And power supplied to the load 113 can be measured.

다음으로, 도 1을 참조하여, 본 시스템의 온 그리드 모드에서의 동작을 설명한다. 온 그리드 모드란, 전력망(101)과 태양 전지(108) 모두에서 전력을 공급받고, 잉여 전력이 발생할 경우 전력망(101)에 이를 다시 공급하여 판매하는 방식이다.Next, with reference to FIG. 1, the operation of this system in the on-grid mode will be described. The on-grid mode is a method in which power is supplied from both the power grid 101 and the solar cell 108, and when surplus power is generated, it is supplied back to the power grid 101 to be sold.

도 1을 참조하면, 온 그리드 모드에서 제1 양방향 TRIAC 스위치(105) 및 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 턴온(Turn on)된다.Referring to FIG. 1 , in the on-grid mode, the first bi-directional TRIAC switch 105 and the second bi-directional TRIAC switch 106 are turned on.

구체적으로, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)가 턴온되어 전력망(101)으로부터 공급받은 전력을 AC-to-DC 인버터(107)에 공급한다. 여기서, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)는 전류가 AC-to-DC 인버터(107) 방향으로 흐르도록 한다. 그리고, AC-to-DC 인버터(107)는 전력망(101)으로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 배터리 팩(111)에 저장한다. 한편, DC-to-DC 인버터(109)는 태양 전지(108)로부터 공급받은 전력을 저장 및 사용할 수 있는 직류로 변환하여 배터리 팩(111)에 저장한다. 이 때, 전력망 우선 충전 모드의 경우, AC-to-DC 인버터(107)를 통해 배터리 팩(111)의 충전이 이루어지고, 태양광 우선 충전 모드의 경우, DC-to-DC 인버터(109)를 통해 배터리 팩(111)의 충전이 이루어질 수 있다. 일반적인 경우, 태양 전지(108)로부터 공급받는 전력이 임계값 이상이거나 충전이 가능한 정도의 정전압/정전류가 되면, AC-to-DC 인버터(107)를 통한 배터리 팩(111)의 충전이 중단되고, DC-to-DC 인버터(109)를 통해서만 배터리 팩(111)의 충전이 이루어질 수 있다.Specifically, the first bidirectional TRIAC switch 105 is turned on to supply power supplied from the power grid 101 to the AC-to-DC inverter 107 . Here, the first bidirectional TRIAC switch 105 allows current to flow in the direction of the AC-to-DC inverter 107 . In addition, the AC-to-DC inverter 107 converts the power supplied from the power grid 101 into direct current and stores it in the battery pack 111 . Meanwhile, the DC-to-DC inverter 109 converts the power supplied from the solar cell 108 into direct current that can be stored and used and stored in the battery pack 111 . At this time, in the case of the grid priority charging mode, the battery pack 111 is charged through the AC-to-DC inverter 107, and in the case of the sunlight priority charging mode, the DC-to-DC inverter 109 is used. Through this, the battery pack 111 may be charged. In general, when the power supplied from the solar cell 108 exceeds a threshold value or becomes a constant voltage/constant current sufficient to charge, the charging of the battery pack 111 through the AC-to-DC inverter 107 is stopped, The battery pack 111 may be charged only through the DC-to-DC inverter 109 .

DC-to-AC 인버터(110)는 충전된 전력을 부하(113) 또는 전력망(101)에 공급할 수 있다. 여기서, 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 전류가 부하(113) 또는 전력망(101) 방향으로 흐르도록 한다. 이 때, 상기 전력이 전력망(101)에 공급되는 경우, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)가 턴온되어 전류가 전력망(101) 방향으로 흐르도록 한다.The DC-to-AC inverter 110 may supply the charged power to the load 113 or the power grid 101 . Here, the second bidirectional TRIAC switch 106 allows current to flow in the direction of the load 113 or the power grid 101 . At this time, when the power is supplied to the power grid 101, the third bidirectional TRIAC switch 104 is turned on to allow current to flow in the direction of the power grid 101.

배터리 팩(111)의 충전 상태가 임계값 이하이거나, DC-to-AC 인버터(110)로부터 공급되는 유효전력이 전력망(101)으로부터 공급되는 유효전력보다 작은 경우, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)가 턴온되어 전류가 부하(113) 방향으로 흐르도록 한다. 이 때, 상기 임계값은 완충 상태의 10 %일 수 있다.When the state of charge of the battery pack 111 is below the threshold value or when the active power supplied from the DC-to-AC inverter 110 is less than the active power supplied from the power grid 101, the third bi-directional TRIAC switch 104 is turned on to allow current to flow in the direction of the load 113. At this time, the threshold value may be 10% of the buffer state.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 오프 그리드 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an operation in an off-grid mode of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 본 시스템의 오프 그리드 모드에서의 동작을 설명한다. 오프 그리드 모드란, 전력망(101)과 태양 전지(108) 모두에서 전력을 공급받되, 잉여 전력이 발생하여도 전력망(101)에 이를 다시 공급하지는 않는 방식이다.Referring to Fig. 2, the operation of the present system in off-grid mode will be described. The off-grid mode is a method in which power is supplied from both the power grid 101 and the solar cell 108, but does not re-supply it to the power grid 101 even when surplus power is generated.

도 2를 참조하면, 오프 그리드 모드에서 제1 양방향 TRIAC 스위치(105) 및 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 턴온(Turn on)되고, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)는 턴오프(Turn off)된다.Referring to FIG. 2, in off-grid mode, the first bi-directional TRIAC switch 105 and the second bi-directional TRIAC switch 106 are turned on, and the third bi-directional TRIAC switch 104 is turned off. do.

구체적으로, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)가 턴온되어 전력망(101)으로부터 공급받은 전력을 AC-to-DC 인버터(107)에 공급한다. 여기서, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)는 전류가 AC-to-DC 인버터(107) 방향으로 흐르도록 한다. AC-to-DC 인버터(107)는 전력망(101)으로부터 공급받은 전력을 직류로 변환하여 배터리 팩(111)에 저장한다. DC-to-DC 인버터(109)는 태양 전지(108)로부터 공급받은 전력을 저장 및 사용할 수 있는 직류로 변환하여 배터리 팩(111)에 저장한다. 전력망 우선 충전 모드의 경우, AC-to-DC 인버터(107)를 통해 배터리 팩(111)의 충전이 이루어지고, 태양광 우선 충전 모드의 경우, DC-to-DC 인버터(109)를 통해 배터리 팩(111)의 충전이 이루어질 수 있다. 일반적인 경우, 태양 전지(108)로부터 공급받는 전력이 충전이 가능한 정도의 정전압/정전류가 되면, AC-to-DC 인버터(107)를 통한 배터리 팩(111)의 충전이 중단되고, DC-to-DC 인버터(109)를 통해서만 배터리 팩(111)의 충전이 이루어질 수 있다.Specifically, the first bidirectional TRIAC switch 105 is turned on to supply power supplied from the power grid 101 to the AC-to-DC inverter 107 . Here, the first bidirectional TRIAC switch 105 allows current to flow in the direction of the AC-to-DC inverter 107 . The AC-to-DC inverter 107 converts power supplied from the power grid 101 into direct current and stores it in the battery pack 111 . The DC-to-DC inverter 109 converts the power supplied from the solar cell 108 into DC that can be stored and used and stored in the battery pack 111 . In the grid priority charging mode, the battery pack 111 is charged through the AC-to-DC inverter 107, and in the solar power priority charging mode, the battery pack is charged through the DC-to-DC inverter 109. A charge of (111) can be made. In general, when the power supplied from the solar cell 108 becomes a constant voltage/constant current sufficient to charge, the charging of the battery pack 111 through the AC-to-DC inverter 107 is stopped, and the DC-to-DC inverter 107 stops charging. The battery pack 111 may be charged only through the DC inverter 109 .

오프 그리드 모드에서, DC-to-AC 인버터(110)는 충전된 전력을 부하(113)에 공급할 수 있다. 여기서, 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 전류가 부하(113) 방향으로 흐르도록 한다.In off-grid mode, the DC-to-AC inverter 110 may supply the charged power to the load 113 . Here, the second bidirectional TRIAC switch 106 allows current to flow in the direction of the load 113 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 UPS 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating the operation of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system in a UPS mode according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여, 본 시스템의 UPS 모드에서의 동작을 설명한다. UPS(Uninterruptible Power System) 모드란, 상용 전원에서 발생 가능한 전원 장애를 극복하여 양질의 안정된 교류 전력을 공급할 수 있도록 하는 방식으로서, 본 발명에서는 일차적으로는 전력망(101)을 통해 부하(113)에 직접 전력 공급이 이루어지고, 전력망(101)으로부터 전력 공급이 중단되는 경우 배터리 팩(111)에 저장된 전력을 공급하도록 10 ms 이내에 전환하는 방식을 의미한다.Referring to Fig. 3, the operation of this system in UPS mode will be described. UPS (Uninterruptible Power System) mode is a method of overcoming power failures that may occur in commercial power to supply stable alternating current power of good quality. This refers to a method of switching within 10 ms to supply power stored in the battery pack 111 when power is supplied and power supply from the power grid 101 is stopped.

도 3을 참조하면, UPS 모드에서 전력망(101)으로부터 전력 공급이 되고 있는 경우에는, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105) 및 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 턴오프(Turn off)되고, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)는 턴온(Turn on)된다. 즉, 전력망(101)을 통해 부하(113)에 직접 전력 공급이 이루어진다.Referring to FIG. 3, when power is being supplied from the power grid 101 in the UPS mode, the first bidirectional TRIAC switch 105 and the second bidirectional TRIAC switch 106 are turned off, and the third The bi-directional TRIAC switch 104 is turned on. That is, power is directly supplied to the load 113 through the power grid 101 .

그러다가 전력망(101)으로부터 공급되는 전력이 임계값 이하로 떨어지면, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)는 여전히 턴오프된 상태로 유지되고, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)가 턴오프되며, 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)가 10 ms 이내로 턴온된다. 이에 따라, 배터리 팩(111)에 저장되어 있던 전력이 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)를 통해 부하(113)에 공급될 수 있다.Then, when the power supplied from the power grid 101 falls below the threshold value, the first bidirectional TRIAC switch 105 remains turned off, the third bidirectional TRIAC switch 104 is turned off, and the second bidirectional TRIAC switch 105 remains turned off. The TRIAC switch 106 turns on within 10 ms. Accordingly, power stored in the battery pack 111 may be supplied to the load 113 through the second bi-directional TRIAC switch 106 .

그러다가 전력망(101)으로부터 공급되는 전력이 다시 정상으로 돌아오면, 제1 양방향 TRIAC 스위치(105)는 즉시 턴온되고, 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)는 턴오프되며, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)는 턴온된다. 여기서, 제2 양방향 TRIAC 스위치(106)가 턴오프되고 나서 0.1초 이후에, 제3 양방향 TRIAC 스위치(104)가 턴온된다.Then, when the power supplied from the power grid 101 returns to normal again, the first bidirectional TRIAC switch 105 is immediately turned on, the second bidirectional TRIAC switch 106 is turned off, and the third bidirectional TRIAC switch 104 is turned on. Here, 0.1 second after the second bidirectional TRIAC switch 106 is turned off, the third bidirectional TRIAC switch 104 is turned on.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 가격이 저렴한 시간대의 수요전력을 저장하여 가격이 높을 때에 그리드 전력망으로 판매할 수 있고, 갑작스러운 정전 등이 발생하는 경우를 대비하여, 어떠한 상황에서도 정상적인 전력 공급을 보장하는 UPS 모드를 갖추면서, 전력망 전원이 갑작스럽게 복구되는 경우에도 시스템에 미치는 역기전압을 방지하여 에너지 저장 장치나 인버터에 전기적/물리적인 손상 없이 연속 운행이 가능한 장점이 있다.According to this embodiment of the present invention, demand power of low-priced time zones can be stored and sold to the grid power grid when prices are high, and normal power supply can be maintained under any circumstances in preparation for sudden power outages. It has the advantage of being able to operate continuously without electrical/physical damage to energy storage devices or inverters by preventing counter-electromotive voltage to the system even when power grid power is suddenly restored.

구체적으로, 전력망으로부터 순간적으로 전력 공급이 복구되는 시점과 인버터의 출력이 차단되는 시점의 시간적 격차를 둠으로써, 전력망 전력의 위상과 인버터의 위상의 차이가 발생하면 역기전력으로 인한 인버터 내부의 소자 고장을 방지하면서 ALTS(자동 부하 절체 개폐기) 역할을 하여 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터의 회로를 보호할 수 있다.Specifically, by providing a time gap between the point at which power supply is instantaneously restored from the power grid and the point at which the output of the inverter is cut off, when a difference between the phase of the power grid and the phase of the inverter occurs, device failure inside the inverter due to counter-electromotive force can be prevented. It can protect the circuit of the on-off grid solar bidirectional inverter by acting as an automatic load transfer switch (ALTS) while preventing

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템의 양방향 TRIAC 스위치 회로를 간략하게 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a bidirectional TRIAC switch circuit of an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 시스템의 양방향 TRIAC 스위치들(104, 105, 106)에는 병렬로 저항과 커패시터가 연결되어 있다. 이러한 상기 저항 및 커패시터는 스너버 회로로서, 급격한 변화의 써지 또는 역전압 및 입력 신호에서의 불필요한 노이즈를 제거하여 TRIAC 스위치를 보호하는 역할을 한다.도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 to 4, a resistor and a capacitor are connected in parallel to the bidirectional TRIAC switches 104, 105, and 106 of the present system. As a snubber circuit, these resistors and capacitors serve to protect the TRIAC switch by removing sudden surge or reverse voltage and unnecessary noise from the input signal. It is a flow chart showing the off-grid solar power bi-directional inverter power conversion control method.

도 1 내지 3 및 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 방법(이하, “본 방법”)은 AMI(102, 302)를 통하여 전력망(101, 301)의 상태를 확인하고, 전력 구매량 및 판매량을 검출하는 단계(303, 304)를 포함한다.1 to 3 and 5, the on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control method (hereinafter referred to as “the present method”) according to an embodiment of the present invention is a power grid 101 through AMIs 102 and 302 , Steps 303 and 304 of checking the state of 301) and detecting the amount of power purchased and the amount of sales.

본 방법은 본 시스템의 동작 모드를 선택하는 단계(305)를 포함하는데, 온 그리드 모드(306), 오프 그리드 모드(314) 및 UPS 모드(315) 중 하나의 모드를 선택할 수 있다.The method includes selecting (305) a mode of operation of the present system, wherein one of on-grid mode (306), off-grid mode (314) and UPS mode (315) may be selected.

온 그리드 모드(306)를 선택한 경우, 본 방법은 제1 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계(307), 전력망으로부터 공급된 전력을 AC-to-DC 인버터로 변환하고, 태양 전지로부터 공급된 전력을 DC-to-DC 인버터로 변환하는 단계(308), 상기 변환된 전력을 배터리 팩에 충전하는 단계(309), 배터리 팩에 저장된 전력을 DC-to-AC 인버터로 변환하는 단계(310), 제2 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계(311) 등을 포함한다. 전력 판매 여부에 따라, 전력을 판매하는 경우(Y) 본 방법은 전력망으로 전력을 공급하는 단계를 포함한다. 본 단계는 제3 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계를 포함할 수 있다. 전력을 판매하지 않는 경우(N) 본 방법은 부하로 전력을 공급하는 단계(313)를 포함한다. 온 그리드 모드(306)에 대해서는 도 1을 참조하여 상세히 설명했으므로, 여기서는 생략한다.If the on-grid mode (306) is selected, the method includes turning on the first bi-directional TRIAC switch (307), converting power supplied from the power grid to an AC-to-DC inverter, and converting power supplied from the solar cells to DC -Converting the converted power to a DC inverter (308), charging the converted power to the battery pack (309), converting the power stored in the battery pack to a DC-to-AC inverter (310), turning on the bi-directional TRIAC switch (311); and the like. Depending on whether or not to sell power, if power is sold (Y), the method includes supplying power to a power grid. This step may include turning on the third bi-directional TRIAC switch. In the case of not selling power (N), the method includes supplying power to the load (313). Since the on-grid mode 306 has been described in detail with reference to FIG. 1, it is omitted here.

오프 그리드 모드(314)를 선택한 경우, 본 방법은 제1 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계(307), 전력망으로부터 공급된 전력을 AC-to-DC 인버터로 변환하고, 태양 전지로부터 공급된 전력을 DC-to-DC 인버터로 변환하는 단계(308), 상기 변환된 전력을 배터리 팩에 충전하는 단계(309), 제2 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계(311), 배터리 팩에 저장된 전력을 DC-to-AC 인버터로 변환하는 단계(310), 부하로 전력을 공급하는 단계(313) 등을 포함한다. 오프 그리드 모드(314)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세히 설명했으므로, 여기서는 생략한다.If the off-grid mode (314) is selected, the method includes turning on the first bi-directional TRIAC switch (307), converting power supplied from the power grid to an AC-to-DC inverter, and converting power supplied from the solar cells to DC Converting to -to-DC inverter (308), charging the converted power to the battery pack (309), turning on the second bi-directional TRIAC switch (311), converting the power stored in the battery pack to DC-to - Converting to an AC inverter (310), supplying power to the load (313), and the like. Since the off-grid mode 314 has been described in detail with reference to FIG. 2, it is omitted here.

UPS 모드(315)를 선택한 경우, 본 방법은 제1 양방향 TRIAC 스위치를 턴오프시키는 단계(307), 제3 양방향 TRIAC 스위치를 턴온시키는 단계(316), 제2 양방향 TRIAC 스위치를 턴오프시키는 단계(311) 등을 포함한다. 전력망으로부터 공급되는 전력과 부하에서 소비되는 전력을 비교하여, 전력망으로부터 공급되는 전력이 더 클 경우, 본 방법은 이를 직접 부하에 공급하는 단계를 포함하고, 부하에서 소비되는 전력이 더 클 경우, 본 방법은 배터리 팩에 저장된 전력을 이용하여 부하에 공급하는 단계를 포함한다. UPS 모드(315)에 대해서는 도 3을 참조하여 상세히 설명했으므로, 여기서는 생략한다.If UPS mode (315) is selected, the method includes the steps of turning off the first bi-directional TRIAC switch (307), turning on the third bi-directional TRIAC switch (316), and turning off the second bi-directional TRIAC switch ( 311), etc. Comparing the power supplied from the power grid with the power consumed by the load, and when the power supplied from the power grid is greater, the method includes directly supplying the power to the load. The method includes using power stored in the battery pack and supplying it to a load. Since the UPS mode 315 has been described in detail with reference to FIG. 3, it is omitted here.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It falls within the scope of the right of invention.

Claims (10)

온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템으로서,
전력망 및 태양 전지 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받고, 배터리 팩에 전력을 저장하고, 부하에 전력을 공급하도록 구성되고,
온 그리드 모드, 오프 그리드 모드 및 UPS 모드 중 적어도 하나로 동작하도록 구성되며,
상기 전력망으로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 AC-to-DC 인버터;
상기 태양 전지로부터 공급되는 전력을 충전 가능한 직류로 변환하여 상기 배터리 팩에 저장하도록 구성되는 DC-to-DC 인버터;
상기 배터리 팩에 저장된 전력을 교류로 변환하여 부하 또는 전력망에 공급하도록 구성되는 DC-to-AC 인버터;
상기 전력망과 상기 AC-to-DC 인버터 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제1 양방향 TRIAC 스위치;
상기 DC-to-AC 인버터와 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제2 양방향 TRIAC 스위치;
상기 전력망과 상기 부하 사이에서 양방향으로 전류를 제어하도록 구성되는 제3 양방향 TRIAC 스위치; 및
상기 제1 내지 제3 양방향 TRIAC 스위치들, 상기 AC-to-DC 인버터, 상기 DC-to-DC 인버터 및 상기 DC-to-AC 인버터를 제어하도록 구성되는 인버터 제어기를 포함하고,
상기 UPS 모드에서는,
상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되고 있는 경우, 상기 제1 및 제2 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프된 상태이고, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며,
상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되다가 공급되지 않기 시작하는 경우, 상기 제1 및 제3 양방향 TRIAC 스위치들은 턴오프되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되며,
상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되다가 공급되지 않기 시작하는 경우, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 정상 전력이 공급되지 않기 시작하고 10 ms 이내에 상기 DC-to-AC 인버터로부터 상기 부하로 전류가 흐르도록 턴온되고,
상기 전력망으로부터 정상 전력이 공급되지 않다가 공급되기 시작하는 경우, 상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되고, 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 턴오프되며, 상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치가 턴오프되고 0.1초 이후에 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온되며,
상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 상기 제2 양방향 TRIAC 스위치가 턴오프되고 0.1초 이후에 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온됨으로써, 상기 전력망으로부터 전력 공급이 복구되는 시점과 상기 DC-to-AC 인버터의 출력이 차단되는 시점의 시간적 격차를 발생시켜 상기 전력망 전력의 위상과 상기 DC-to-AC 인버터의 위상의 차이를 발생시키도록 구성된,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.As an on-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system,
configured to receive power from at least one of a power grid and solar cells, store power in a battery pack, and supply power to a load;
configured to operate in at least one of on-grid mode, off-grid mode and UPS mode;
an AC-to-DC inverter configured to convert power supplied from the power grid into direct current and store it in the battery pack;
a DC-to-DC inverter configured to convert power supplied from the solar cell into chargeable direct current and store the converted power in the battery pack;
a DC-to-AC inverter configured to convert the power stored in the battery pack into alternating current and supply it to a load or a power grid;
a first bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the power grid and the AC-to-DC inverter;
a second bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the DC-to-AC inverter and the load;
a third bi-directional TRIAC switch configured to control current in both directions between the power grid and the load; and
An inverter controller configured to control the first to third bi-directional TRIAC switches, the AC-to-DC inverter, the DC-to-DC inverter, and the DC-to-AC inverter,
In the UPS mode,
When normal power is supplied from the power grid, the first and second bidirectional TRIAC switches are turned off, and the third bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load,
When normal power is supplied from the power grid and then starts not to be supplied, the first and third bidirectional TRIAC switches are turned off, and the second bidirectional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load,
When normal power is supplied from the power grid and then starts not to be supplied, the second bi-directional TRIAC switch turns on so that current flows from the DC-to-AC inverter to the load within 10 ms after the normal power is not supplied become,
When normal power is not supplied from the power grid and then starts to be supplied, the first bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the AC-to-DC inverter, and the second bi-directional TRIAC switch is turned off, The third bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load 0.1 seconds after the second bi-directional TRIAC switch is turned off;
The third bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load 0.1 seconds after the second bi-directional TRIAC switch is turned off, so that the power supply from the power grid is restored and the output of the DC-to-AC inverter configured to generate a time gap at the time when the power is cut off to generate a difference between the phase of the power grid and the phase of the DC-to-AC inverter,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 온 그리드 모드에서는,
상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이고,
상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태인,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
In the on-grid mode,
The first bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the AC-to-DC inverter,
The second bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제2항에 있어서,
상기 온 그리드 모드에서는,
상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는, 상기 배터리 팩의 충전 상태가 임계값 이하이거나, 상기 DC-to-AC 인버터에서 출력되는 유효전력이 상기 전력망에서 공급되는 유효전력보다 작은 경우, 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태인,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 2,
In the on-grid mode,
The third bi-directional TRIAC switch causes current to flow toward the load when the state of charge of the battery pack is less than or equal to a threshold value or when active power output from the DC-to-AC inverter is less than active power supplied from the power grid. in the turned-on state,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 오프 그리드 모드에서는,
상기 제1 양방향 TRIAC 스위치는 상기 AC-to-DC 인버터 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이고,
상기 제2 양방향 TRIAC 스위치는 상기 부하 쪽으로 전류가 흐르도록 턴온된 상태이며,
상기 제3 양방향 TRIAC 스위치는 턴오프된 상태인,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
In the off-grid mode,
The first bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the AC-to-DC inverter,
The second bi-directional TRIAC switch is turned on so that current flows toward the load,
The third bidirectional TRIAC switch is in a turned off state,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 태양 전지로부터 공급되는 전력이 임계값 이상인 경우, 상기 AC-to-DC 인버터의 동작이 중단되도록 구성되는,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
When the power supplied from the solar cell is greater than or equal to a threshold value, the operation of the AC-to-DC inverter is stopped.
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 온 그리드 모드에서, 전력망 우선 충전 모드의 경우,
상기 AC-to-DC 인버터를 이용하여 상기 전력망으로부터 공급되는 전력으로 상기 배터리 팩을 충전하는,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
In the on-grid mode, in the case of the power grid priority charging mode,
Charging the battery pack with power supplied from the power grid using the AC-to-DC inverter,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 온 그리드 모드에서, 태양광 우선 충전 모드의 경우,
상기 DC-to-DC 인버터를 이용하여 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력으로 상기 배터리 팩을 충전하는,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
In the on-grid mode, In case of solar priority charging mode,
Charging the battery pack with power supplied from the solar cell using the DC-to-DC inverter.
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 양방향 TRIAC 스위치 각각에는 저항 및 커패시터가 병렬로 연결되어 있고, 상기 저항과 상기 커패시터는 서로 직렬로 연결되어 있는,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.According to claim 1,
A resistor and a capacitor are connected in parallel to each of the first to third bidirectional TRIAC switches, and the resistor and the capacitor are connected in series to each other,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system. 제1항에 있어서,
상기 전력망으로부터 공급되는 전력, 상기 태양 전지로부터 공급되는 전력, 상기 DC-to-AC 인버터에서 출력되는 전력 및 상기 부하에 공급되는 전력을 측정하는,
온-오프 그리드 태양광 양방향 인버터 전력 전환 제어 시스템.


According to claim 1,
Measuring the power supplied from the power grid, the power supplied from the solar cell, the power output from the DC-to-AC inverter, and the power supplied to the load,
On-off grid solar bidirectional inverter power conversion control system.
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