KR20100075117A - 연료전지 비상전원 공급장치 - Google Patents

연료전지 비상전원 공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100075117A
KR20100075117A KR1020080133736A KR20080133736A KR20100075117A KR 20100075117 A KR20100075117 A KR 20100075117A KR 1020080133736 A KR1020080133736 A KR 1020080133736A KR 20080133736 A KR20080133736 A KR 20080133736A KR 20100075117 A KR20100075117 A KR 20100075117A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
fuel cell
load
output
ebop
Prior art date
Application number
KR1020080133736A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101021687B1 (ko
Inventor
김형수
김광섭
권병기
Original Assignee
주식회사 포스코아이씨티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코아이씨티
Priority to KR1020080133736A priority Critical patent/KR101021687B1/ko
Publication of KR20100075117A publication Critical patent/KR20100075117A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101021687B1 publication Critical patent/KR101021687B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/08—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems requiring starting of a prime-mover
    • 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
    • H02J2300/30—The power source being a fuel cell

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은, 연료전지 스택, MBOP 및 EBOP를 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 독립운전시(비상운전시)에 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력 차이를 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하는 것을 목적으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치를 제공한다. 본 발명의 제1특징에 따른 연료전지 비상전원 공급장치는, 상기 연료전지 스택과 EBOP 사이의 직류단에 연결되어 연료전지 스택으로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단, 및 상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어함으로써 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러를 포함한다. 또한, 본 발명의 제1특징에 따른 연료전지 비상전원 공급장치는, 상기 EBOP 출력부의 교류단에 연결되어 EBOP로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단, 및 상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어하여 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

연료전지 비상전원 공급장치{Emergency power supply apparatus using fuel cell}
본 발명은 연료전지 스택, MBOP 및 EBOP를 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 독립운전시(비상운전시)에 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력 차이를 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하는 연료전지 비상전원 공급장치에 관한 것이다.
화석 연료가 고갈되어가고 지구 온난화가 현실적인 문제로 대두되면서 지속적이고 친환경적인 에너지공급원에 대한 필요성이 높아지고 있다. 지금까지 개발되고 있는 대표적인 신재생 에너지원으로는, 무한한 태양 에너지를 이용한 태양광 발전, 바람을 동력으로 이용하는 풍력 발전, 그리고 수소와 산소의 화학반응으로 전기와 열을 생산하는 연료전지 등이 있다. 연료전지를 이용한 발전은 환경에 친화적이면서 태양광 발전이나 풍력 발전과 비교해 환경조건에 구애받지 않고 지속적인 전력생산이 가능한 장점이 있다. 연료전지가 가지고 있는 이러한 장점은 계통에 문제가 발생하거나 상용전원을 통해 전력 공급이 어려운 경우 UPS(Uninterruptible Power Supply)나 디젤 비상발전기를 이용하여 중요한 부하에 전력을 공급하는 비상 전원 공급장치에도 활용할 수 있다.
현재 용융 탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)를 이용한 대용량 발전시스템이 상용발전에 사용되고 있으며, 대부분이 계통에 연계되어 운전되고 있다. 하지만, 연료전지는 기계적 공정과 화학적 공정으로 전력을 생산하기 때문에 응답이 빠르지 않아 비상전원 공급장치로 활용하기에는 부하 추종성능이 낮은 문제를 가지고 있다. 또한, 부하 특성에 기인한 왜곡된 출력전류는 연료전지 자체에 나쁜 영향을 미칠 수 있어, 이를 개선하지 않고 사용할 경우 전력공급의 안정도 저하, 연료전지 수명 단축 등과 같은 문제를 야기시킬 수 있다.
본 발명은, 연료전지 스택, MBOP 및 EBOP를 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 독립운전시(비상운전시)에 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력 차이를 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하는 것을 목적으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1특징에 따른 연료전지 비상전원 공급장치는,
상기 연료전지 스택과 EBOP 사이의 직류단에 연결되어 연료전지 스택으로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단 및
상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어함으로써 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1특징에 따른 연료전지 비상전원 공급장치는,
상기 EBOP 출력부의 교류단에 연결되어 EBOP로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단 및
상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비 상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어하여 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러를 포함한다.
여기서, 상기 부하일정화수단은
EBOP 출력전력의 변동을 보상하기 위하여 소비해야 할 전력의 양만큼을 상기 컨트롤러의 제어에 의해서 소비시키는 수동소자를 포함할 수 있다.
상기 수동소자는, 상기 컨트롤러에 의해 단속되는 단속스위치와 저항이 직렬로 연결된 저항부하가 다수 병렬로 배열됨으로써
상기 보상전력의 크기에 상응하여 상기 컨트롤러에 의해 선택된 단속스위치의 단속 상태에 따라 저항부하의 전체 저항값이 변화되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 부하일정화수단은
EBOP 출력전력의 변동을 보상하기 위하여 소비해야 할 전력의 양만큼을 상기 컨트롤러의 제어에 의해서 소비시키는 능동소자를 포함할 수 있다.
상기 능동소자는, 상기 컨트롤러에 의해서 그 출력전압이 제어되는 DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터, AC/DC 인버터 및 도통각을 조절해 부하저항에서 소비되는 전력이 보상전력에 추종하도록 제어되는 사이리스터를 포함하는 순 AC부하 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에서는 또한, 상기 EBOP 출력부의 교류단에 연결되어 독립운전시에 발생하는 고조파 및 불평형 전류를 보상하는 APF가 추가로 포함될 수 있다.
첫째, 연료전지 발전시스템이 가지고 있는 낮은 부하 추종 성능을 개선하여 비상전원 공급장치의 전력공급 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있다.
둘째, 배터리를 이용한 UPS나 디젤발전기 등을 이용한 기존의 비상전원 공급장치에 비해 환경 친화적이고 높은 효율을 가지는 전원공급 장치를 구성할 수 있다.
셋째, 부하특성에 기인하는 왜곡된 전류를 보상함으로써 연료전지를 보호할 수 있다.
네째, 계통연계 운전시 계통전원의 전력품질을 개선할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.
도 1은 연료전지 발전시스템(100)(fuel cell generation system)을 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 구성도이다. 연료전지 발전시스템(100)의 연료전지스택(10)(fuel cell stack)은 MBOP(mechanical balance of plant)로부터 산소와 수소를 공급받아 전력을 생산한다. 이때 생산되는 전력은 직류형태이고 EBOP(electrical balance of plant)는 직류형태의 전력을, 계통전원(40)과 같은 주파수를 갖는 교류 발전전원(20)으로 변환하여 계통으로 공급한다. 도 1과 같은 연료전지 비상전원 공급장치의 교류 전원(20)과 계통전원(40) 사이에는 차단기(30)가 설치되어서 계통에 공급되는 전원을 선택적으로 전환하게 된다. 비상시에 차단 기(30)가 작동되어 교류 발전전원(20)에 의해 자체부하를 운전하는 경우를 독립운전이라 한다.
도 2는 일반적인 APF(active power filter)에 대한 구성 예시도이다. APF는 독립운전시에 부하 특성에 의해 발생하는 고조파 및 불평형 전류를 보상해 EBOP와 연료전지스택(10)을 보호하고 전원 품질을 높이는 역할을 한다. 또한 무효전력을 발생시키는 전류성분을 보상함으로써 전원 역률을 개선한다.
도 3은 연료전지 발전시스템을 이용한 비상전원 공급장치의 계통에 연계하여 운전되는 경우와, 분리 운전되는 경우(독립운전)의 출력 전력을 나타내는 그래프이다. 출력전력 도메인에서 실선은 부하변동 곡선을 나타내고, 점선은 PLC에서 보내온 연료전지 정출력 지령값(refrence)을 나타낸다. 도 3에서 보는 것과 같이 연료전지 발전시스템은 계통에 연계하여 운전할 때(정상발전 운전)에는 출력이 일정하다. 하지만 계통과 분리되어 독립적으로 운전할 때에는(독립운전) 연료전지 발전시스템이 출력전력을 부하에 맞추어야 하기 때문에 부하가 변동함에 따라 출력전력도 변동하게 된다. 이러한 변동전력을 보상하기 위한 보상전력을 도 3에 표시하였다.
본 발명에 따른 연료전지 비상전원 공급장치에서는 이렇게 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력차이를 보상하기 위한 보상전력을 종래의 'APF' 및 본 발명에서 새롭게 고안한 '부하일정화수단(load leveler)'을 이용하여 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하도록 한다. 부하일정화수단은 연결 위치와 제어방법에 따라 다양한 구성이 가능하다.
도 4a,b는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 모식적 구성도이다.
도 4a는 연료전지 스택(10)과 EBOP 사이의 직류단에 부하일정화수단(200)이 연결되고, EBOP 출력과 계통전원(40)을 차단하는 차단기(30) 사이의 교류단에 APF(300)가 연결되는 구성을 나타낸다. 부하일정화수단(200)과 APF(300)는 컨트롤러(400)에 의해 제어된다.
도 4b는 다른 구성 방식으로 본 발명의 개념을 구현하기 위한 것을 설명하기 위한 것으로서, EBOP 출력부와 차단기(40) 사이의 교류단에 부하일정화수단(200) 및 APF(300)가 모두 연결되는 구성을 나타낸다. 부하일정화수단(200)과 APF(300)은 컨트롤러(400)에 의해 제어된다.
여기서, 컨트롤러(400)는 PLC로부터의 정출력 지령값(도 3 참조)과 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하고, 이 계산값에 따라 부하일정화수단(200)을 제어하여 연료전지 스택(10)으로부터의 직류성분을 일부 분기시켜 소비시키는 역할을 한다. 도 4a와 4b에서 APF(300)에는 괄호 속에 표시하였다. 본 발명의 필수구성요소는 아니라는 의미이다. APF(300)는 부하일정화수단(200)의 기능을 보완하는 역할을 하는 것이다. EBOP는 도 1에서 설명하였지만, 직류를 교류로 변환하는 일종의 인버터 기능을 한다. 부하일정화수단(200)과 APF(300)를 다양한 방식으로 구현가능하다. 이하의 실시예를 통해서 다양한 구현 방식에 대해서 설명하고자 한다.
개요를 먼저 설명하자면, 부하일정화수단(200)으로서 저항 등의 수동소자를 이용하여 구현할 수 있고(수동형), 사이리스터나 트랜지스터 등의 능동소자를 이용하여 구현할 수 있다(능동형). 또한, 도 4a 및 도 4b에서 설명한 것과 같이 부하일 정화수단(200)을 직류단에 연결하여 구현할 수 있고(직류형) 교류단에 연결하여 구현할 수 있다. 각각의 실시예에 대해서 설명한다.
도 5는 부하일정화수단(200)으로서 수동소자인 저항(210)과 단속스위치(220)를 단계적으로 배열하였다. 즉, 연료전지 스택(10)과 EBOP 사이의 직류전압단에 단계적 부하일정화수단(200)을 연결하여 연료전지 스택(10)의 출력단에서 보상이 필요한 전력을 소비하도록 하였다. 다단의 저항부하를 조합하여 연료전지 출력의 변동분을 보상한다는 점에서 수동형이라고 명명할 수 있을 것이다. EBOP의 출력측 교류단에는, 단계적 부하일정화수단(200)이 갖는 비선형적인 보상특성을 선형화하기 위한 구간전력보상 기능을 하는 APF(300)가 연결되어 있다.
부하일정화수단(200)에서 보상되는 전력은 병렬로 다수 연결된 단상 저항부하(210)의 저항값을 단속스위치(220)의 선택적 조작를 통해서 조합하여 조절할 수 있으며, 도 3의 보상전력보다 작으면서 단계적 부하일정화수단(200)으로 조합 가능한 최대전력을 소비하게 된다. 단속스위치(220)의 선택적 조작은 컨트롤러(미도시)에 의해 수행된다. 도 4a, 4b를 통해 설명한 것과 같이, 컨트롤러는 PLC로부터의 기준값(연료전지 정출력 지령값)과 독립운전 중의 연료전지 스택의 출력전압값을 비교하여 보상전력을 산출하고, 이 보상전력의 크기에 따라 단속스위치(220)를 적절히 선택적으로 단속하여 부하일정화수단(200)에서 보상전력에 해당되는 전력을 소비시키도록 하는 기능을 한다. 저항값의 단계 폭은 병렬로 연결되는 저항부하(210)의 개수에 따라 달라질 수 있다.
상기 단계적 부하일정화수단(200)에서 소비되는 전력을 제외한 잔여 보상전력은 구간전력 보상기능을 가진 APF(300)를 이용해 보상할 수 있다. APF(300)는 직류단 커패시터(도 5에서 Vdc_link의 전압이 걸리고 있는 커패시터)에 병렬 연결된 저항부하 RLL을 이용하여 구간전력을 보상한다. RLL에서 소비되는 전력은 커패시터 양단의 직류단 전압을 조절함으로써 잔여보상 전력과 일치시킬 수 있다. 본 발명에서 APF(300)는 이와 같은 구간전력 보상기능을 수행함과 동시에 왜곡된 계통전류를 보상하고 역률을 개선하는 역할을 한다.
도 6은 부하일정화수단(200)에 DC/DC 컨버터를 사용하는 실시예를 나타낸다. 부하일정화수단(200)에 DC/DC 컨버터를 사용하고 있기 때문에 능동형이라고 명명할 수 있다. 도 6과 같이 연료전지 스택(10)의 출력 직류전압단에 연결된 DC/DC 컨버터의 출력전압을 컨트롤러에 의해(미도시) 제어해서 converter 출력단 부하저항 RLL에서 소비되는 전력을 보상전력에 맞게 조절함으로써 연료전지 발전시스템의 출력을 일정하게 유지시킨다. APF(300)는 EBOP의 삼상 출력단에 연결되어 계통의 왜곡된 전류를 보상하고 역률을 개선한다.
도 7은 부하일정화수단(200)에 DC/AC 인버터를 사용한 능동형 비상전원 공급장치의 실시예를 나타낸다. 도 7에서와 같이 연료전지 스택(10)의 출력 직류전압단에 연결된 inverter의 삼상 출력전압을 제어해서 출력단 삼상 부하저항 RLL1, RLL2, RLL3에서 소비되는 전력을 보상전력에 상응하도록 조절함으로써 연료전지 발전시스템의 출력을 일정하게 유지시킨다. APF(300)는 EBOP의 삼상 출력단에 연결되어 계통의 왜곡된 전류를 보상하고 역률을 개선한다.
도 8은 부하일정화수단(200)이 EBOP의 출력단, 즉 교류전압단에 연결되는 실시예를 나타내고 있다. 단계적 부하일정화수단(200)이 도 8과 같이 삼상 병렬저항부하로 구성되어 있다. 즉, 저항부하(210)와 단속스위치(220)가 배열된 제1-제3부하그룹(250a-c)에 의해서 삼상으로 연결되어 있다. 도 8의 실시예의 경우에는 삼상의 교류전압 출력단인에 상응하여 삼상의 부하일정화수단(200)이 연결된 것이다. 한편, EBOP의 삼상 출력 전압단에는 구간전력 보상기능을 가진 APF(300)가 부하일정화수단(200)과 병렬로 연결되어 보상전력을 소비하도록 하였다. 구간전력 보상기능을 가진 APF(300)의 동작은 도 5에 나타낸 수동형 비상전원 공급장치의 동작과 동일하다.
도 9는 DC/DC 컨버터를 이용한 부하일정화수단(200)을 교류출력단에 연결한 실시예를 나타낸다. 저항부하 RLL을 가진 DC/DC converter가 포함된 부하일정화수단(200)과 APF(300)가 직렬로 연결되어 구성된다. APF와 DC/DC converter는 직렬로 연결되며 직류단 커패시터(그 양단에 Vdc_link가 인가되고 있음)를 공유하고 있다. 저항부하를 가진 DC/DC converter가 부하일정화수단으로서 동작하는 원리는 다음과 같다. DC/DC converter의 출력전압인 Vdc_LL을 변화시키면 converter 출력단 RLL에서 소비되는 전력도 변하게 된다. 이렇게 소비되는 전력은 연료전지 시스템에서 공급되므로, DC/DC converter의 RLL에서 소비되는 전력을 보상전력과 일치 시키면 연료전지의 출력을 일정하게 유지시킬 수 있다. Vdc_LL는 DC/DC converter 게이팅 신호의 듀티비(duty ratio)를 가변하여 제어할 수 있다. 그리고 APF는 DC/DC converter의 입력전압인 Vdc_link를 일정하게 유지함과 동시에 왜곡된 계통전류를 보상하고 역률을 개선한다.
도 10은 PWM converter 구조의 APF(300)와, inverter 구조의 DC/AC 인버터를 이용한 부하일정화수단(200)이 직렬로 연결된 back-to-back converter 형태로 구성된다. APF(300)는 EBOP의 삼상출력단에 연결되며, 연료전지 발전시스템에서 전력을 공급받아 DC link 전압을 승압시키고, 이와 동시에 계통에 전류를 주입해서 왜곡된 계통전류를 보상하고 역률을 개선한다. 부하일정화수단(200)에 사용된 DC/AC 인버터는 출력단 삼상 저항부하로 공급되는 전압의 크기를 조절해서 소비전력을 제어한다. 이 때 소비되는 전력은 연료전지 발전시스템으로부터 공급된 전력이므로, 소비전력을 도 3의 보상전력에 따라 제어하면 연료전지 발전시스템의 출력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 11은 EBOP 삼상출력단에 APF(300)와, AC/DC 인버터 채용 부하일정화수 단(200)이 병렬로 연결되어 동작한다. AC/DC 인버터는 삼상 사이리스터 정류기와, 출력단에 연결된 부하저항 RLL로 구성된다. 컨트롤러(미도시)는 부하저항에서 소비되는 전력이 보상전력을 추종하도록 제어하는데, 구체적으로는 정류기의 DC link 전압을 제어하여 부하에서 소비되는 전력을 조절할 수 있다. AC/DC 인버터를 채용한 부하일정화수단(200)과 병렬로 연결된 APF(300)는 계통의 왜곡된 전류를 보상하고 역률을 개선하는 역할을 한다.
도 12는 EBOP 삼상 출력단에 APF(300)와 순 AC부하가 포함된 부하일정화수단(200)이 병렬로 연결되어 동작한다. 순 AC부하는 일종의 삼상 부하저항으로서 직렬연결된 사이리스터와 역병렬로 구성되어 한 상을 이룬다. 사이리스터의 도통각을 조절해 부하저항에서 소비되는 전력이 보상전력에 추종하도록 제어함으로써 연료전지 발전시스템의 출력을 일정하게 유지할 수 있는 것이다. 순 AC부하를 포함한 부하일정화수단(200)과 병렬로 연결된 APF(300)는 계통의 왜곡된 전류를 보상하고 역률을 개선한다.
이상에서 구체적인 회로도를 통해서 본 발명에 대해 설명하였다. 이상 설명한 실시예는 본 발명의 구성 및 작용을 가시화하여 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.
도 1 연료전지 발전시스템의 일반적인 구성도
도 2 일반적인 APF의 구성도
도 3 연료전지 발전시스템의 운전 상황에 따른 연료전지 출력전력 그래프
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 연료전지 비상전원 공급장치의 개념을 설명하기 위한 구성도.
도 5-12는 본 발명에 따른 연료전지 비상전원 공급장치의 다양한 실시예를 나타내는 구성도.

Claims (7)

  1. 연료전지 스택, MBOP 및 EBOP를 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 독립운전시에 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력 차이를 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하도록 하기 위하여,
    상기 연료전지 스택과 EBOP 사이의 직류단에 연결되어 연료전지 스택으로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단 및
    상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어함으로써 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러를 포함하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  2. 연료전지 스택, MBOP 및 EBOP를 포함하는 연료전지 비상전원 공급장치의 독립운전시에 부하가 요구하는 전력과 연료전지 출력간의 전력 차이를 보상함으로써 연료전지 발전시스템이 일정한 출력전력을 유지하도록 하기 위하여,
    상기 EBOP 출력부의 교류단에 연결되어 EBOP로부터의 출력중 일부를 분기시켜 소비하는 부하일정화수단 및
    상기 부하일정화수단을 제어하되, PLC로부터의 연료전지 정출력 지령값과 비상운전시의 EBOP 출력값을 비교하여 전력보상값을 계산하여, 이 계산값에 상응하여 부하일정화수단을 제어하여 보상전력에 해당하는 전력을 소비하도록 하는 컨트롤러 를 포함하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부하일정화수단은
    EBOP 출력전력의 변동을 보상하기 위하여 소비해야 할 전력의 양만큼을 상기 컨트롤러의 제어에 의해서 소비시키는 수동소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부하일정화수단의 수동소자는
    상기 컨트롤러에 의해 단속되는 단속스위치와 저항이 직렬로 연결된 저항부하가 다수 병렬로 배열됨으로써
    상기 보상전력의 크기에 상응하여 상기 컨트롤러에 의해 선택된 단속스위치의 단속 상태에 따라 저항부하의 전체 저항값이 변화되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부하일정화수단은
    EBOP 출력전력의 변동을 보상하기 위하여 소비해야 할 전력의 양만큼을 상기 컨트롤러의 제어에 의해서 소비시키는 능동소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부하일정화수단의 능동소자는
    상기 컨트롤러에 의해서 그 출력전압이 제어되는 DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터, AC/DC 인버터 및 도통각을 조절해 부하저항에서 소비되는 전력이 보상전력에 추종하도록 제어되는 사이리스터를 포함하는 순 AC부하 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 연료전지 비상전원 공급장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 EBOP 출력부의 교류단에 연결되어 독립운전시에 발생하는 고조파 및 불평형 전류를 보상하는 APF가 추가로 포함되는, 연료전지 비상전원 공급장치.
KR1020080133736A 2008-12-24 2008-12-24 연료전지 비상전원 공급장치 KR101021687B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080133736A KR101021687B1 (ko) 2008-12-24 2008-12-24 연료전지 비상전원 공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080133736A KR101021687B1 (ko) 2008-12-24 2008-12-24 연료전지 비상전원 공급장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100075117A true KR20100075117A (ko) 2010-07-02
KR101021687B1 KR101021687B1 (ko) 2011-03-17

Family

ID=42637553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080133736A KR101021687B1 (ko) 2008-12-24 2008-12-24 연료전지 비상전원 공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101021687B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101352199B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-15 포스코에너지 주식회사 연료전지 출력 안정화 장치
KR101352304B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-24 포스코에너지 주식회사 연료전지를 이용한 보조동력장치
KR20160064566A (ko) 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 전원제어장치
CN108376993A (zh) * 2018-04-24 2018-08-07 国网冀北电力有限公司检修分公司 一种适用于柔性直流孤岛运行时的交流耗能装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030003606A (ko) * 2001-07-03 2003-01-10 학교법인 포항공과대학교 전원 시스템에 있어서 능동 전력 필터 기능을 갖는 복합형펄스폭 변조 ａｃ／ｄｃ 컨버터
JP5194425B2 (ja) * 2006-10-24 2013-05-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101352199B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-15 포스코에너지 주식회사 연료전지 출력 안정화 장치
KR101352304B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-24 포스코에너지 주식회사 연료전지를 이용한 보조동력장치
KR20160064566A (ko) 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 전원제어장치
CN108376993A (zh) * 2018-04-24 2018-08-07 国网冀北电力有限公司检修分公司 一种适用于柔性直流孤岛运行时的交流耗能装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101021687B1 (ko) 2011-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102578329B1 (ko) 가상 동기식 발전기 시스템 및 방법
Tamalouzt et al. Performances analysis of WT-DFIG with PV and fuel cell hybrid power sources system associated with hydrogen storage hybrid energy system
Jang et al. A single-phase grid-connected fuel cell system based on a boost-inverter
EP2469680B1 (en) Power conversion system and method
US9142964B2 (en) Electrical energy and distribution system
CN105262096B (zh) 计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压频率调整方法
KR102035223B1 (ko) 하이브리드 에너지 저장 시스템
KR101967488B1 (ko) 연료 전지 디바이스에서의 동작 상태를 제어하는 방법 및 장치
US20160181809A1 (en) Grid system conducive to enhancement of power supply performance
US7038329B1 (en) Quality power from induction generator feeding variable speed motors
KR101021687B1 (ko) 연료전지 비상전원 공급장치
Hillers et al. Low-voltage fault ride through of the modular multilevel converter in a battery energy storage system connected directly to the medium voltage grid
JP2012511886A (ja) 電流を電気ネットワークへ供給する燃料電池デバイス及び方法
Chandran et al. A review on active & reactive power control strategy for a standalone hybrid renewable energy system based on droop control
Chakraborty et al. Advanced active filtering in a single phase high frequency AC microgrid
Saloman et al. Performance analysis of grid connected solar photo-voltaic system under grid abnormal conditions
CN116581763A (zh) 用于配电网中光伏逆变器系统工作模式选择切换的方法
KR101396732B1 (ko) 연료전지 비상전원 공급장치
Kar et al. A modified single phase H-bridge multilevel inverter topology for photovoltaic applications
Singh et al. Voltage and frequency controller for self excited induction generator in micro hydro power plant
Dhawad et al. Analysis of series DC electric spring on negative DC bus for constant resistive and constant power non-critical loads
Alam et al. Modified sinusoidal voltage & frequency control of microgrid in island mode operation
Ali et al. Application Of Renewable Energy Sources For Effective Energy Management
Buccella et al. Fuzzy control of multilevel inverters for fuel cell generator sets
Zhao et al. A Decentralized Coordinated Control Method for Power Management in DC Microgrids

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140217

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180228

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190226

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200305

Year of fee payment: 10