KR20100119523A - 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템 및 그 운용방법 - Google Patents

고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로서, 태양전지와 접속되어 MPPT(Maximum Power Point Tracker) 제어를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 통해 태양광 전류를 생산해 출력하는 태양전지 출력부; 태양전지 출력부로부터 인가받은 태양광 전류를 교류전류로 변환하여 배전계통으로 인가하되, 출력전류제어기에 의해 교류정현파 왜곡 및 위상지연을 보정하여 배전계통으로 인가하는 인버터부; 태양전지 출력부 및 인버터부 사이에 접속ㆍ구비된 2상한 컨버터의 충전모드의 잉여전력 충전 및 방전모드의 여유전력 방전을 통해 태양전지 출력부 및 인버터부간의 전력흐름이 평행을 이루도록 제어하는 충방전 제어부; 및 잉여전력을 충전하고 부족전력시 방전기를 통해 충전된 여유전력을 방전시키는 배터리; 를 포함한다.

Description

고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템 및 그 운용방법{INVERTER SYSTEM FOR CHARGING/DISCHARGING GRID CONNECTED USING HIGH DENSITY SECONDARY CELL AND OPERATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계통 접속(연계) 지점(PCC)의 전압변동을 순시적으로 검출하여 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하고, 분산전원에서 발생하는 잉여전력을 고밀도 2차 전지에 충전하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 현재의 배전계통에는 다수의 리클로져(Recloser)가 설치되어 변전소의 과전류계전기(Over Current Relay, OCR)와 지락과전류계전기(Over Current Ground Relay, OCGR)와의 보호협조로 선로에 발생하는 고장구간 분리 및 복구를 통하여 배전계통의 공급신뢰도를 높이고 있다.
그러나, 근래에 점차 배전선로에서의 풍력발전, 태양광 등 분산전원의 연계가 증가되고 있어서 분산전원이 연계된 배전계통에서의 양방향 조류, 분산전원에 의한 고장의 파급 등에 따른 기존 배전선로 운영에 사용되던 리클로져의 오동작 사례가 다수 발생하고 있다.
즉, 일반적인 계통 연계형 발전 시스템의 경우, 수용가(需用家 : 전력 회사로부터 전기를 받아서 최후로 사용하는 곳, 가정, 산업체나 그 밖의 건물을 통틀어 이르는 말로 '전력소비고객'을 의미함) 부하의 소비 전력량과 분산 발전량(태양광) 사이에 발생하는 전력불균형 현상에 따라 발전 시스템의 계통 접속 지점(PCC: Point of Common Coupling)에서 전압변동 발생을 초래하는 문제점이 있다.
이때, 수용가 부하의 소비 전력이 적어 발전전력을 계통 쪽으로 회생시키는 경우에는, 계통측 전압을 상승시켜 계통 전력품질 저하뿐만 아니라 역 조류현상에 의한 배전계통 보호계전기의 오작동을 야기하는 문제점이 있다.
정리하면, 계통 연계형 발전 시스템에 있어서, 수용가 부하의 소비 전력량(
Figure pat00001
)과 분산 발전량(
Figure pat00002
) 사이에 전력불균형 현상이 발생하면 발전 시스템의 계통 접속 지점(
Figure pat00003
)에서 전압변동 발생을 유발하게 되며, 이때, 수용가 부하 소비 전력이 적어 발전전력을 계통 쪽으로 회생시키는 경우에는 (
Figure pat00004
>
Figure pat00005
) 즉, 계통측 전압을 상승시켜 계통 전력품질의 저하뿐만 아니라 역 조류현상에 의한 배전계통 보호계전기의 오작동 현상을 야기한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 계통 접속(연계) 지점(PCC)의 전압변동을 순시적으로 검출하여 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하고, 분산전원에서 발생하는 잉여전력을 고밀도 2차 전지에 충전함으로써, 발전 및 소비 전력 불균형에 의해 계통전압이 상승하는 역조류 현상을 제거하고, 분산전원과 접속된 배전계통의 전압 안정화를 꾀하며, 2차 전지에 저장된 에너지를 통해 분산발전 시스템의 에너지 이용효율을 향상시킴에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템은, 태양전지와 접속되어 MPPT(Maximum Power Point Tracker) 제어를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 통해 태양광 전류를 생산해 출력하는 태양전지 출력부; 태양전지 출력부로부터 인가받은 태양광 전류를 교류전류로 변환하여 배전계통으로 인가하되, 출력전류제어기에 의해 교류정현파 왜곡 및 위상지연을 보정하여 배전계통으로 인가하는 인버터부; 태양전지 출력부 및 인버터부 사이에 접속ㆍ구비된 2상한 컨버터의 충전모드의 잉여전력 충전 및 방전모드의 여유전력 방전을 통해 태양전지 출력부 및 인버터부간의 전력흐름이 평행을 이루도록 제어하는 충방전 제어부; 및 잉여전력을 충전하고 부족전력시 방전기를 통해 충전된 여유전력을 방전시키는 배터리; 를 포함한다.
또한, 태양전지 출력부는, MPPT 제어를 수행하며, 이를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 인버터부는, 단위역률 및 낮은 고조파 왜형율(THD: Total Harmonics Distortion)을 유지토록 운전되며, 출력전류제어기에 의해 출력되는 전력은 [수학식 2]와 같으며,
Figure pat00006
를 유지토록 제어하되,
Figure pat00007
는 상기 인버터부의 출력전력이고,
Figure pat00008
는 수용가 부하의 소비 전력이며,
Figure pat00009
는 배전계통으로 인가되는 전력인 것을 특징으로 한다.
또한, 충방전 제어부는, 배전계통의 접속 지점(
Figure pat00010
)의 전압변동에 따라 잉여전력 발생시 강압컨버터로 작동되어 잉여전력을 배터리에 충전하는 충전모드 및 전력 부족시 승압컨버터로 작동되어 배터리에서 방전하는 방전모드를 갖는 2상한 컨버터 구성을 특징으로 한다.
그리고, 배터리는, 리튬 이온(LI-ION) 전지, 리튤 폴리머(LI-POLYMER) 전지, 또는, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 상술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법은, 충방전 제어부가 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 판단하는 (a) 단계와, (a)단계의 판단결과, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는 경우, 충방전 제어부에 구비된 충전기의 제1 계통전압 제어모듈이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 충전 기준 전력값(Pbat < 0)을 생성하고, 충전전류의 기준값(Ibat < 0)을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출하는 (b) 단계와, 충방전 제어부에 구비된 충전기의 제1 펄스폭 변조기가 충전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 과충전 전압인지 여부를 판단하는 (c) 단계, 및 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 과충전 전압인 경우, 충방전 제어부의 충전기가 배터리스위치를 차단시키고, (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 과충전 전압이 아닌 경우, 제S10단계로 절차를 이행하는 (d) 단계를 포함한다.
그리고, (a) 단계의 판단결과, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하지 않는 경우, 충방전 제어부에 구비된 방전기의 제2 계통전압 제어모듈이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 방전 기준 전력값(Pbat > 0)을 생성하고, 방전전류의 기준값(Ibat > 0)을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출하는 (b-1) 단계와, 충방전 제어부에 구비된 방전기의 제2 펄스폭 변조기가 방전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 방전 종지 전압인지 여부를 판단하는 (c-1) 단계, 및 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 방전 종지 전압인 경우, 충방전 제어부의 방전기가 배터리스위치를 차단시키고, (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 방전 종지 전압이 아닌 경우, 제S10단계로 절차를 이행하는 (d-1) 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 계통 접속(연계) 지점(PCC)의 전압변동을 순시적으로 검출하여 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하고, 분산전원에서 발생하는 잉여전력을 고밀도 2차 전지(배터리)에 충전함으로써, 발전 및 소비 전력 불균형에 의해 계통전압이 상승하는 역조류 현상을 제거하고, 분산전원과 접속된 배전계통의 전압 안정화를 꾀함은 물론, 배터리에 저장된 에너지를 통해 분산발전 시스템의 에너지 이용효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템을 나타낸 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)의 제어 블록도를 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)에 따른 충방전 제어부(300)의 전류제어 흐름도.
도 4 는 본 발명의 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)에 따른 계통 전압과 출력단자 전압 사이에 발생하는 전압 불균형에 있어 배터리의 충방전에 따른 계통 전압의 안정도.
도 5 는 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)을 나타낸 구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)의 제어 블록도를 나타낸 도면인바, 도시된 바와 같이 태양전지 출력부(100), 인버터부(200), 및 충방전 제어부(300)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 태양전지 출력부(100)는 태양전지(SOLAR CELL)와 접속되어 MPPT(Maximum Power Point Tracker) 제어를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 통해 태양광 전류를 생산하여 아래의 [수학식 1]과 같이 출력한다. 여기서,
Figure pat00011
은 태양전지 출력부(100)에 의해 출력되는 전력이고,
Figure pat00012
는 고밀도 2차 전지(이하, '배터리')에 충전 되는 전력이며,
Figure pat00013
는 인버터부의 출력전력이다.
[수학식 1]
Figure pat00014
인버터부(200)는 태양전지 출력부(100)로부터 생산된 태양광 전류를 인가받아 컨버터(210)를 통해 직류전류를 교류전류로 변환하여 배전계통으로 인가하되, 직류전류제어기(220)에 의해 설정된 인버터 출력전류의 크기와 부합하는 전류를 인가함과 아울러, 출력전류제어기(230)에 의해 교류정현파 왜곡 및 위상지연을 보정하여 배전계통으로 전력을 인가한다.
또한, 인버터부(200)는 단위역률 및 낮은 고조파 왜형율(THD: Total Harmonics Distortion)을 유지토록 운전되며, 출력전류제어기(230)에 의해 출력되는 전력은 아래의 [수학식 2]와 같고,
Figure pat00015
를 유지토록 제어되며, 여기서,
Figure pat00016
는 상기 인버터부의 출력전력이고,
Figure pat00017
는 수용가 부하의 소비 전력이며,
Figure pat00018
는 상기 배전계통으로 인가되는 전력이다.
[수학식 2]
Figure pat00019
도 3 은 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)에 따른 충방전 제어부(300)의 전류제어 흐름도이다.
충방전 제어부(300)는 상기 태양전지 출력부(100) 및 인버터부(200) 사이에 접속되며, 내부에 구비된 충전기(310)를 통해 잉여전력을 배터리로 충전시키는 충전모드를 수행하고, 방전기(320)를 통해 여유전력을 인버터부(200)로 방전시키는 방전모드를 수행하며, 상기 충전모드 및 방전모드 수행을 통해 태양전지 출력부(100) 및 인버터부(200)간의 전력 흐름이 상기 [수학식 1]과 같이 평행을 이루도록 제어한다.
이때, 배터리는 충방전 제어부(300)의 제어에 따라 잉여전력을 충전하고 부족전력시 상기 방전기를 통해 충전된 여유전력을 방전시키는 기능을 수행한다.
즉, 분산 전원에서 발생하는 잉여전력을 리튬 이온(LI-ION) 전지, 리튤 폴리머(LI-POLYMER) 전지, 또는, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 중에 어느 하나로 구성되는 고밀도 배터리를 적용하여 충전함으로써, 발전 및 소비 전력의 불균형에 따라 계통전압이 상승하는 역조류 현상을 제거할 수 있다.
이때, 충전기(310)에 의해 충전되는 전력과 부하전력, 그리고 배전계통으로 회생되는 전력의 합은 아래의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있으며, 이를 충전기(310)에 의해 충전되는 전력으로 표현하면 [수학식 4]와 같다.
[수학식 3]
Figure pat00020
[수학식 4]
Figure pat00021
세부적으로, 충방전 제어부(300)는 배전계통 접속 지점(
Figure pat00022
)의 전압변동을 순시적으로 검출하여 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 판단하는데, 판단결과 출력단자 전압이 배전계통 기준전압 이상 상승하는 경우, 충전기(310)의 제1 계통전압 제어모듈(311)이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 충전 기준 전력값을 생성하고, 충전전류의 기준값을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출한다.
또한, 제1 펄스폭 변조기(312)가 제1 계통전압 제어모듈(311)로부터 충전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 과충전 전압인지 여부를 판단하여 과충전 전압인 경우, 배터리스위치(330)를 차단시키고, 과충전 전압이 아닌 경우, 충방전 제어부(300)가 출력단자 전압이 배전계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 재차 판단한다.
반면에, 충방전 제어부(300)의 판단결과 출력단자 전압이 배전계통 기준전압 이상 상승하지 않는 경우, 방전기(320)의 제2 계통전압 제어모듈(321)이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형의 보상을 위해 방전 기준 전력값 생성 및 방전전류의 기준값을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출한다.
또한, 제2 펄스폭 변조기(322)가 제2 계통전압 제어모듈(321)로부터 방전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 방전 종지 전압과 부합하는지 여부를 판단하여 방전 종지 전압과 부합하는 전압인 경우, 배터리스위치(330)를 차단시키고, 방전 종지 전압과 부합하는 전압이 아닌 경우, 충방전 제어부(300)가 출력단자 전압이 배전계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 재차 판단한다.
즉, 충방전 제어부(300)가 배전계통의 접속 지점(
Figure pat00023
)의 전압변동에 따라 잉여전력 발생시 강압컨버터로 작동되어 상기 잉여전력을 배터리에 충전하는 충전모드 및 전력 부족시 승압컨버터로 작동되어 배터리에서 방전하는 방전모드를 갖는 2상한 컨버터를 구성하게 된다.
도 4 는 본 발명의 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)에 따른 계통 전압과 출력단자 전압 사이에 발생하는 전압 불균형에 있어 배터리의 충방전에 따른 계통 전압의 안정도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템(S)은, 잉여전력이 발생하여 잉여전력을 즉각적으로 계통전원으로 회생하지 않고 배터리에 충전함으로써, 계통전원의 안정화 및 분산전원의 이용효율을 극대화 할 수 있고, 일사량 또는 온도 등 환경이 변하여 태양광 발전량이 충분하지 않아 부하의 소비전력을 감당하지 못할 경우 배터리에 저장되어 있는 에너지를 방전하는 것으로 계통의 전원은 항상 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 도 5 를 참조하여 본 발명에 따른 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법에 대해 살펴본다.
먼저, 충방전 제어부(300)가 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 판단한다(S10).
이어서, 상기 제S10 단계의 판단결과, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는 경우, 충전기(310)의 제1 계통전압 제어모듈(311)이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 충전 기준 전력값(Pbat < 0)을 생성하고(S20a), 충전전류의 기준값(Ibat < 0)을 산출하며(S30a), 펄스폭 기준값을 도출한다(S40a).
뒤이어, 제1 펄스폭 변조기(312)가 제1 계통전압 제어모듈(311)로부터 충전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고(S50a), 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 과충전 전압인지 여부를 판단한다(S60a).
이때, 제S60a 단계의 판단결과, 배터리 전압이 과충전 전압인 경우, 배터리스위치(330)를 차단시키고(S70a), 제S60a단계의 판단결과 배터리 전압이 과충전 전압이 아닌 경우, 상기 제S10단계로 절차를 이행한다(S80a).
한편, 상기 제S10 단계의 판단결과, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하지 않는 경우, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는 경우, 방전기(320)의 제2 계통전압 제어모듈(321)이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 방전 기준 전력값(Pbat > 0)을 생성하고(S20b), 방전전류의 기준값(Ibat > 0)을 산출하며(S30b), 펄스폭 기준값을 도출한다(S40b).
뒤이어, 제2 펄스폭 변조기(322)가 제2 계통전압 제어모듈(321)로부터 방전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고(S50b), 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 방전 종지 전압인지 여부를 판단한다(S60b).
이때, 제S60b 단계의 판단결과, 배터리 전압이 방전 종지 전압인 경우, 배터리스위치(330)를 차단시키고(S70b), 제S60b단계의 판단결과 배터리 전압이 방전 종지 전압이 아닌 경우, 상기 제S10단계로 절차를 이행한다(S80b).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템
100: 태양전지 출력부 200: 인버터부
210: 컨버터 220: 직류전류제어기
230: 출력전류제어기 300: 충방전 제어부
310: 충전기 311: 제1 계통전압 제어모듈
312: 제1 펄스폭 변조기 320: 방전기
321: 제2 계통전압 제어모듈 322: 제2 펄스폭 변조기
330: 배터리스위치

Claims (7)

  1. 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템에 있어서,
    태양전지와 접속되어 MPPT(Maximum Power Point Tracker) 제어를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 통해 태양광 전류를 생산해 출력하는 태양전지 출력부;
    상기 태양전지 출력부로부터 인가받은 태양광 전류를 교류전류로 변환하여 배전계통으로 인가하되, 출력전류제어기에 의해 교류정현파 왜곡 및 위상지연을 보정하여 상기 배전계통으로 인가하는 인버터부;
    상기 태양전지 출력부 및 인버터부 사이에 접속ㆍ구비된 2상한 컨버터의 충전모드의 잉여전력 충전 및 방전모드의 여유전력 방전을 통해 상기 태양전지 출력부 및 인버터부간의 전력흐름이 평행을 이루도록 제어하는 충방전 제어부; 및
    상기 잉여전력을 충전하고 부족전력시 상기 방전기를 통해 충전된 여유전력을 방전시키는 배터리; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 2차전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양전지 출력부는,
    MPPT 제어를 수행하며, 이를 통해 최대 전력점에서 태양광발전을 생성하는 것을 특징으로 하는 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터부는,
    단위역률 및 낮은 고조파 왜형율(THD: Total Harmonics Distortion)을 유지토록 운전되며, 상기 출력전류제어기에 의해 출력되는 전력은 [수학식 2]와 같으며,
    Figure pat00024
    를 유지토록 제어하되,
    Figure pat00025
    는 상기 인버터부의 출력전력이고,
    Figure pat00026
    는 수용가 부하의 소비 전력이며,
    Figure pat00027
    는 상기 배전계통으로 인가되는 전력인 것을 특징으로 하는 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템.
    [수학식 2]
    Figure pat00028
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충방전 제어부는,
    상기 배전계통의 접속 지점(
    Figure pat00029
    )의 전압변동에 따라 잉여전력 발생시 강압컨버터로 작동되어 상기 잉여전력을 배터리에 충전하는 충전모드 및 전력 부족시 승압컨버터로 작동되어 배터리에서 방전하는 방전모드를 갖는 2상한 컨버터 구성을 특징으로 하는 고밀도 2차전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리는,
    리튬 이온(LI-ION) 전지, 리튬 폴리머(LI-POLYMER) 전지, 또는, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 중에 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 시스템.
  6. 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법에 있어서,
    (a) 충방전 제어부가 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는지 여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계의 판단결과, 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하는 경우, 상기 충방전 제어부에 구비된 충전기의 제1 계통전압 제어모듈이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 충전 기준 전력값(Pbat < 0)을 생성하고, 충전전류의 기준값(Ibat < 0)을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출하는 단계;
    (c) 상기 충방전 제어부에 구비된 충전기의 제1 펄스폭 변조기가 상기 충전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 과충전 전압인지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 과충전 전압인 경우, 상기 충방전 제어부의 충전기가 배터리스위치를 차단시키고, 상기 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 과충전 전압이 아닌 경우, 상기 제S10단계로 절차를 이행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 판단결과,
    (b-1) 상기 출력단자 전압이 계통 기준전압 이상 상승하지 않는 경우, 상기 충방전 제어부에 구비된 방전기의 제2 계통전압 제어모듈이 수용가 부하의 소비 전력량과 분산 발전량 사이에 발생하는 전력 불균형을 보상하기 위해 방전 기준 전력값(Pbat > 0)을 생성하고, 방전전류의 기준값(Ibat > 0)을 산출하여 펄스폭 기준값을 도출하는 단계;
    (c-1) 상기 충방전 제어부에 구비된 방전기의 제2 펄스폭 변조기가 상기 방전전류 기준값 및 펄스폭 기준값을 인가받아 컨버터 게이트 구동신호를 생성하고, 생성한 컨버터 게이트 구동신호에 따라 배터리 전압이 방전 종지 전압인지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d-1) 상기 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 방전 종지 전압인 경우, 상기 충방전 제어부의 방전기가 배터리스위치를 차단시키고, 상기 (c) 단계의 판단결과, 배터리 전압이 방전 종지 전압이 아닌 경우, 상기 제S10단계로 절차를 이행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 2차 전지를 적용한 계통 연계형 충방전 인버터 운용방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299269B1 (ko) * 2011-12-30 2013-08-23 주식회사 포스코아이씨티 배터리 에너지 저장 시스템
CN103633663A (zh) * 2012-08-27 2014-03-12 深圳市鼎泰佳创科技有限公司 节能式电磁炉老化系统
KR101492616B1 (ko) * 2014-11-07 2015-02-11 파워에너텍 주식회사 승압용 충전지를 구비한 태양광 발전용 인버터
KR101520262B1 (ko) * 2013-10-22 2015-05-18 한국전기연구원 계통 연계형 충전방식의 무정전 전원공급장치
CN116488312A (zh) * 2023-06-25 2023-07-25 江西五十铃汽车有限公司 电池电量管理方法、系统、计算机及可读存储介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101649915B1 (ko) * 2014-11-07 2016-08-23 한국과학기술연구원 하이브리드 전기화학셀 및 그 제어 방법
KR20230056968A (ko) * 2021-10-21 2023-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 랙 및 태양광 모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 운영 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4765162B2 (ja) * 2000-12-04 2011-09-07 株式会社Ｇｓユアサ 電力貯蔵型太陽光発電システム
JP4795312B2 (ja) * 2007-07-24 2011-10-19 フジプレアム株式会社 電力貯蔵型太陽光発電システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299269B1 (ko) * 2011-12-30 2013-08-23 주식회사 포스코아이씨티 배터리 에너지 저장 시스템
CN103633663A (zh) * 2012-08-27 2014-03-12 深圳市鼎泰佳创科技有限公司 节能式电磁炉老化系统
KR101520262B1 (ko) * 2013-10-22 2015-05-18 한국전기연구원 계통 연계형 충전방식의 무정전 전원공급장치
KR101492616B1 (ko) * 2014-11-07 2015-02-11 파워에너텍 주식회사 승압용 충전지를 구비한 태양광 발전용 인버터
CN116488312A (zh) * 2023-06-25 2023-07-25 江西五十铃汽车有限公司 电池电量管理方法、系统、计算机及可读存储介质
CN116488312B (zh) * 2023-06-25 2023-09-22 江西五十铃汽车有限公司 电池电量管理方法、系统、计算机及可读存储介质

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