KR20140058770A - Method and system for operation mode decision of power management system - Google Patents

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KR20140058770A
KR20140058770A KR1020120124710A KR20120124710A KR20140058770A KR 20140058770 A KR20140058770 A KR 20140058770A KR 1020120124710 A KR1020120124710 A KR 1020120124710A KR 20120124710 A KR20120124710 A KR 20120124710A KR 20140058770 A KR20140058770 A KR 20140058770A
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이수원
이태식
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서정화
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이엔테크놀로지 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method and a system to decide an operation mode for a power management system. The method for the power management system to decide an operation mode is as follows: (a) whether a power generation system generates power is determined; (b) when the power generation system is determined to generate power according to the results of step (a), a battery charged amount is greater than or equal to a first threshold value is determined; (c) when the battery charged amount is greater than or equal to the first threshold value according to the results of step (b), an operation mode is determined to be a tenth operation mode, whereby the electric power of the power generation system is supplied to a load and a system.

Description

전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법 및 시스템{Method and System for operation mode decision of Power Management System}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power management system,

본 발명은 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전 시스템의 전력 생산 여부 및 배터리 충전량을 근거로 전력 관리 시스템의 동작 모드를 결정하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and system for determining an operation mode of a power management system, and more particularly, to a method and system for determining an operation mode of a power management system that determines an operation mode of a power management system, And a system.

환경 파괴, 자원고갈 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 진행중이다.Environmental degradation, resource depletion, etc., there is a growing interest in a system capable of storing electric power and efficiently utilizing stored electric power. In addition, the importance of renewable energy such as solar power generation is increasing. In particular, new and renewable energy uses natural resources that are infinitely supplied, such as solar power, wind power, and tidal power, and does not cause pollution in the development process.

최근에는 기존의 전력 계통에 정보기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 시스템으로, 스마트 그리드 시스템이 대두되고 있다.In recent years, a smart grid system has emerged as a system that optimizes energy efficiency by bi-directionally exchanging information between power suppliers and consumers by applying information technology to existing power systems.

그러나, 종래에는 발전 시스템의 전력 생산 여부를 이용하여 전기 요금을 절약할 수 있도록 하는 전력 관리시스템의 동작 모드를 결정하는 기술이 없었다.
However, in the related art, there has been no technology for determining the operation mode of the power management system that can save electric bill by using power generation of the power generation system.

한국등록특허 제1113508호, 발명의 명칭 '태양광 ＰＣＳ 일체형 양방향 배터리 충방전 시스템 및 방법'Korean Patent No. 1113508, entitled " PV PCS Integrated Bidirectional Battery Charging / Discharging System and Method "

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발전 시스템의 전력 생산 여부를 이용하여 전기 요금의 절약이 가능한 동작 모드를 결정하고, 그 결정된 동작 모드로 동작할 수 있도록 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electric power generating system, an electric power generating system, And a method and system for determining an operation mode of a power management system.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전력 관리 시스템이 전력 관리 시스템의 동작 모드를 결정하는 방법에 있어서, (a)발전 시스템이 전력을 생산하는지의 여부를 판단하는 단계, (b)상기 (a)단계의 판단결과 발전 시스템이 전력을 생산하는 경우, 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인지의 여부를 판단하는 단계, (c )상기 (b) 단계의 판단결과 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계를 포함하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법이 제공된다. According to an aspect of the invention, there is provided a method for a power management system to determine an operating mode of a power management system, the method comprising: (a) determining whether the power generation system produces power; (b) (C) if the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value as a result of the determination in step (b), determining whether the power generation system power is higher than the first threshold, And a tenth operating mode for supplying power to the load and the system.

상기 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법은 상기 (a)단계의 판단결과 상기 발전 시스템이 전력을 생산하지 않는 경우, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인지의 여부를 판단하는 단계, 상기 판단결과 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of determining an operation mode of the power management system may include determining whether a battery charge amount is equal to or greater than a first threshold value when the power generation system does not generate power as a result of the determination in step (a) The operation mode is determined to be the ninth operation mode for supplying the battery power to the load and the system and the operation mode is set to the fourth operation mode for supplying only the system power to the load when the battery charge amount is equal to or less than the second threshold value And a step of deciding whether or not to perform a search.

또한, 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법은 상기 (b) 단계의 판단결과 상기 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인지의 여부를 판단하는 단계, 상기 판단결과 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method further includes determining whether the power generation system power is greater than or equal to a predetermined load average power consumption when the battery charge amount is not equal to or greater than the first threshold as a result of the determination in step (b) Determining an operation mode in a thirteenth operation mode in which the power generation system power is supplied to the load and the battery when the determination result indicates that the power consumption is equal to or greater than the load average power consumption; To the tenth operation mode in which the operation mode is selected.

상기 (a)단계에서, 미리 정해진 일정 시간에 발전 시스템이 전력을 생산하는지의 여부를 판단하되, 상기 미리 정해진 일정 시간은 발전 시스템이 전력을 생산하기 시작하는 시간 또는 발전 시스템이 전력 생산을 중단하기 시작하는 시간일 수 있다. In the step (a), it is determined whether or not the power generation system generates power at a predetermined time, wherein the predetermined time is a time at which the power generation system starts generating power, It may be the time to start.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 발전 시스템, 배터리 및 계통을 연계하여 부하에 전력을 공급하는 PCS를 제어하기 위한 동작 모드를 결정하는 통합 관리 시스템에 있어서, 미리 정해진 일정 시간에 상기 PCS를 모니터링하여 발전 시스템 전력, 배터리 충전량을 측정하는 전력 검출부, 상기 전력 검출부에서 측정된 발전시스템 전력 또는 배터리 충전량을 근거로 기 설정된 복수의 동작모드 중에서 하나의 동작모드를 결정하는 모드 판단부, 상기 모드 판단부에서 결정된 동작 모드로 동작하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 PCS로 전송하는 PCS 제어부를 포함하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정을 위한 통합 관리 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated management system for determining an operation mode for controlling a PCS that connects a power generation system, a battery, and a system to supply power to a load, the integrated management system comprising: A mode determination unit for determining one operation mode among a plurality of predetermined operation modes based on the power generation system power measured by the power detection unit or the battery charge amount, There is provided an integrated management system for determining an operation mode of a power management system including a PCS controller for generating a control signal for operating in an operation mode and transmitting the control signal to the PCS.

상기 모드 판단부는 상기 발전 시스템 전력이 존재(또는 발전 시스템이 전력을 생산)하는 경우, 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정할 수 있다. When the power generation system power is present (or the power generation system generates power), the mode determination unit determines whether the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value. If the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value, The operation mode can be determined in a tenth operation mode for supplying power to the load and the system.

또한, 상기 모드 판단부는 상기 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정할 수 있다. The mode determination unit may determine whether the power generation system power is equal to or greater than a predetermined load average power consumption when the battery charge amount is not equal to or greater than the first threshold value, To the load and the battery, and determines the operation mode in a tenth operation mode in which the power generation system power is supplied to the load and the system when the average power consumption is not higher than the load average power consumption .

또한, 상기 모드 판단부는 상기 발전 시스템 전력이 존재(또는 발전 시스템이 전력을 생산)하지 않는 경우, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정할 수 있다.
In addition, when the power generation system power is not present (or the power generation system does not generate power), the mode determination unit may determine whether the battery charge amount is equal to or greater than a first threshold value. If the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value, To the load and the system, and determines the operation mode to be the fourth operation mode in which only the system power is supplied to the load when the battery charge amount is equal to or less than the second threshold value.

본 발명에 따르면, 발전 시스템의 전력 생산 여부를 이용하여 전력 관리 시스템의 동작 모드를 결정하므로, 사용자는 전기 요금을 절약할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, since the operation mode of the power management system is determined by using power generation of the power generation system, the user can save the electricity bill.

도 1은 본 발명에 따른 전력 관리 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 동작 모드를 결정하는 통합 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 통합 관리 시스템이 동작 모드를 결정하는 방법을 나타낸 도면. 1 illustrates a power management system in accordance with the present invention.
2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an integrated management system for determining an operation mode according to the present invention;
3 illustrates a method for determining an operational mode of an integrated management system in accordance with the present invention.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망이다.The Smart Grid is a next-generation intelligent power grid that integrates information technology (IT) with existing power grids and optimizes energy efficiency by exchanging information in real time between power suppliers and consumers.

도 1은 본 발명에 따른 전력 관리 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating a power management system in accordance with the present invention.

도 1을 참조하면, 전력 관리 시스템은 발전 시스템(200), 배터리/BMS(300), 계통(400)과 연계하여 부하(500)에 전력을 공급하는 PCS(100), 상기 PCS(100)를 제어하는 통합 관리 시스템(600)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a power management system includes a PCS 100 that supplies power to a load 500 in conjunction with a power generation system 200, a battery / BMS 300, and a system 400, And an integrated management system 600 for controlling the system.

발전 시스템(200)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템으로, 생산한 전력을 PCS(100)에 공급한다. 발전 시스템(200)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등일 수 있으며, 그 밖에 태양열이나 지열 등을 이용하는 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 특히 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 각 가정에 분산된 PCS(100)에 적용하기에 적합하다. 발전 시스템(200)은 다수의 발전모듈을 병렬로 구비하여 발전모듈별로 전력을 생산함으로써 대용량 에너지 시스템을 구성할 수 있다.The power generation system 200 is a system for generating power using an energy source, and supplies the generated power to the PCS 100. The power generation system 200 may include a solar power generation system, a wind power generation system, a tidal power generation system, and the like. In addition, the power generation system 200 may include a power generation system that generates power using renewable energy using solar heat or geothermal power. Particularly, a solar cell that produces electric energy using solar light is easy to install in each home or factory, and is suitable for application to the PCS 100 dispersed in each home. The power generation system 200 includes a plurality of power generation modules in parallel to generate power for each power generation module, thereby constituting a large-capacity energy system.

계통(400)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(400)은 정상 상태인 경우, PCS(100) 또는 부하(500)로 전력을 공급하고, PCS(100)로부터 공급된 전력을 입력받는다. 계통(400)이 비정상 상태인 경우, 계통(400)으로부터 PCS(100) 또는 부하(500)로의 전력 공급은 중단되고, PCS(100)로부터 계통(400)으로의 전력 공급 또한 중단된다.The system 400 includes a power plant, a substation, a transmission line, and the like. The system 400 supplies power to the PCS 100 or the load 500 and receives power supplied from the PCS 100 when the system 400 is in a normal state. When the system 400 is in an abnormal state, the power supply from the system 400 to the PCS 100 or the load 500 is stopped and the power supply from the PCS 100 to the system 400 is also stopped.

부하(500)는 발전 시스템(200)으로부터 생산된 전력, 배터리(300)에 저장된 전력, 또는 계통(400)으로부터 공급된 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다.The load 500 consumes power generated from the power generation system 200, power stored in the battery 300, or power supplied from the system 400, and may be, for example, a home, a factory, or the like.

PCS(100)는 발전 시스템(200)에서 발전한 전력을 배터리(300)에 저장하고, 발전한 전력을 계통(400)으로 보낼 수 있다. 또한 PCS(100)는 배터리(300)에 저장된 전력을 계통(400)으로 전달하거나, 계통(400)에서 공급된 전력을 배터리(300)에 저장할 수 있다.The PCS 100 can store the power generated by the power generation system 200 in the battery 300 and send the generated power to the system 400. [ The PCS 100 may transmit the power stored in the battery 300 to the system 400 or may store the power supplied from the system 400 in the battery 300. [

또한, PCS(100)는 이상 상황, 예를 들면 계통(400)의 정전 발생 시에는 UPS(Uninterruptible Power Supply) 동작을 수행하여 부하(4)에 전력을 공급할 수 있고, 계통(400)이 정상인 상태에서도 발전 시스템(200)이 발전한 전력이나 배터리(300)에 저장되어 있는 전력을 부하(500)로 공급할 수 있다.In addition, the PCS 100 can supply power to the load 4 by performing an uninterruptible power supply (UPS) operation when an abnormal situation occurs, for example, when a system power failure occurs in the system 400. When the system 400 is in a normal state The electric power generated by the power generation system 200 or the electric power stored in the battery 300 can be supplied to the load 500 as well.

상기와 같은 역할을 수행하는 PCS(100)는 전력 변환부(UDC, 110), DC 링크부(120), 양방향 인버터(INV, 130), 양방향 컨버터(BDC, 140), 제1 스위치(150), 제2 스위치(160)를 포함한다.The PCS 100 that performs the above functions includes a power conversion unit 110, a DC link unit 120, a bidirectional inverter INV 130, a bidirectional converter (BDC) 140, a first switch 150, , And a second switch (160).

전력 변환부(110)는 발전 시스템(200)과 제1 노드(N1) 사이에 연결된다. 전력 변환부(110)는 발전 시스템(200)에서 생산한 전력을 제1 노드(N1)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다. 즉, 전력 변환부(110)가 동작함으로 인하여 발전 시스템(200)에서 생산된 전력이 배터리(300), 계통(400), 부하(500) 등에 공급될 수 있다.The power conversion unit 110 is connected between the power generation system 200 and the first node N1. The power conversion unit 110 transfers the power generated by the power generation system 200 to the first node N1, and converts the output voltage to a DC link voltage at this time. That is, the power generated by the power generation system 200 can be supplied to the battery 300, the system 400, the load 500, and the like due to the operation of the power conversion unit 110.

전력 변환부(110)는 발전 시스템(200)의 종류에 따라서 컨버터 또는 정류회로로 구성될 수 있다. 즉, 발전 시스템(200)이 직류의 전력을 발생시키는 경우, 전력 변환부(110)는 직류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 컨버터일수 있다. The power conversion unit 110 may be constituted by a converter or a rectifying circuit depending on the type of the power generation system 200. That is, when the power generation system 200 generates DC power, the power conversion unit 110 may be a converter for converting DC power into DC power.

반대로 발전 시스템(200)이 교류의 전력을 발생시키는 경우, 전력 변환부(110)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 정류회로일 수 있다. 특히, 발전 시스템(200)이 태양광 발전인 경우, 전력 변환부(110)는 일사량, 온도 등의 변화에 따라서 발전 시스템(200)에서 생산하는 전력을 최대로 얻을 수 있도록 최대 전력 포인트 추적(Maximum Power Point Tracking, 이하 'MPPT'라 한다) 제어를 수행하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다.Conversely, when the power generation system 200 generates AC power, the power conversion unit 110 may be a rectification circuit for converting AC power into DC power. In particular, when the power generation system 200 is a photovoltaic power generation system, the power conversion unit 110 performs a maximum power point tracking (maximum power point tracking) so as to maximize the power generated by the power generation system 200, Power Point Tracking, hereinafter referred to as MPPT) control.

전력 변환부(110)는 발전 시스템(200)에서 생산되는 전력이 없을 때에는 동작을 중지하여 컨버터 등에서 소비되는 전력을 최소화시킬 수도 있다.The power conversion unit 110 may stop operation when there is no power generated by the power generation system 200, thereby minimizing power consumed in the converter or the like.

DC 링크부(120)는 제1 노드(N1)와 양방향 인버터(130) 사이에 연결되어 제1 노드(N1)의 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다. 제1 노드(N1)는 발전 시스템(200) 또는 계통(400)의 순시 전압 강하, 부하(500)에서 피크 부하 발생 등으로 인하여 그 전압 레벨이 불안정해질 수 있다. 그러나 제1 노드(N1)의 전압은 양방향 컨버터(140) 및 양방향 인버터(130)의 정상 동작을 위하여 안정화될 필요가 있다.The DC link unit 120 is connected between the first node N1 and the bidirectional inverter 130 to keep the DC link voltage of the first node N1 constant. The voltage level of the first node N1 may become unstable due to an instantaneous voltage drop of the power generation system 200 or the system 400, a peak load generation at the load 500, and the like. However, the voltage at the first node N1 needs to be stabilized for normal operation of the bidirectional converter 140 and the bidirectional inverter 130. [

DC 링크부(120)는 제1 노드(N1)의 직류 링크 전압의 레벨 안정화를 위해 구비될 수 있으며, 예를 들면, 커패시터 등으로 구현될 수 있다. 상기 커패시터는 알루미늄 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor), 고압용 필름 커패시터(Polymer Capacitor), 고압 대전류용 적층칩 커패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor, MLCC) 등이 사용될 수 있다. 본 실시 예에서는 DC 링크부(20)가 별도로 구비된 예를 도시하였으나, DC 링크부(120)가 양방향 컨버터(140), 양방향 인버터(130), 또는 전력 변환부(110) 내에서 구현되는 실시 예 또한 가능하다.The DC link unit 120 may be provided for stabilizing the level of the DC link voltage of the first node N1, and may be implemented by, for example, a capacitor. The capacitor may be an aluminum electrolytic capacitor, a high-voltage film capacitor, or a multi-layer ceramic capacitor (MLCC) for high-voltage and high-current applications. The DC link unit 120 may be implemented in the bidirectional converter 140, the bidirectional inverter 130, or the power conversion unit 110. In this case, Examples are also possible.

양방향 인버터(130)는 DC 링크부(120)와 제1 스위치(150) 사이에 연결되는 전력 변환기이다. 양방향 인버터(130)는 방전 모드에서 발전 시스템(200) 또는 배터리(300)로부터 출력된 직류 링크 전압을 계통(400)의 교류 전압으로 변환하여 출력한다. The bidirectional inverter 130 is a power converter connected between the DC link unit 120 and the first switch 150. The bidirectional inverter 130 converts the DC link voltage output from the power generation system 200 or the battery 300 into the AC voltage of the system 400 in the discharge mode and outputs the AC voltage.

반면에, 양방향 인버터(130)는 충전 모드에서 계통(400)의 전력을 배터리(300)에 저장하기 위하여, 계통(400)의 교류 전압을 정류하여 직류 링크 전압으로 변환하여 출력한다. 양방향 인버터(130)는 계통(400)으로 출력되는 교류 전압으로부터 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있으며, 무효 전력 발생을 억제하기 위하여 양방향 인버터(130)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(400)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함할 수 있다. On the other hand, the bidirectional inverter 130 rectifies the AC voltage of the system 400 to convert the AC voltage of the system 400 into a DC link voltage and stores it in order to store the power of the system 400 in the battery 300 in the charging mode. The bidirectional inverter 130 may include a filter for removing harmonics from the AC voltage output to the system 400. The bidirectional inverter 130 may include a phase of the AC voltage output from the bidirectional inverter 130 and a system And a phase locked loop (PLL) circuit for synchronizing the phases of the AC voltages of the first and second transistors 400 and 400.

그 밖에, 양방향 인버터(130)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다. In addition, the bidirectional inverter 130 may perform functions such as limiting the voltage fluctuation range, improving the power factor, removing direct current components, and protecting transient phenomena.

양방향 인버터(130)는 발전 시스템(200)에서 생산된 전력이나 배터리(300)에 저장된 전력을 부하(500)나 계통(400)으로 공급할 필요가 없는 경우, 또는 배터리(300)를 충전할 때에 계통(400)의 전력을 필요로 하지 않는 경우 등에는 전력 소비를 최소화하기 위하여 양방향 인버터(130)의 동작을 중지시킬 수도 있다.Way inverter 130 does not need to supply the power generated by the power generation system 200 or the power stored in the battery 300 to the load 500 or the system 400 or when the battery 300 is charged, Directional inverter 130 may be stopped to minimize the power consumption when the power of the controller 400 is not needed.

양방향 컨버터(140)는 방전 모드에서 배터리(300)에 저장된 전력을 양방향 인버터(130)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 링크 전압으로 DC-DC 변환하여 출력한다. 반면에, 양방향 컨버터(140)는 충전 모드에서 제1 노드(N1)를 통해서 유입되는 충전 전력을 배터리(300)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환한다. 여기서, 충전 전력은 예를 들어 발전 시스템(200)에서 생산된 전력 또는 계통(400)으로부터 양방향 인버터(130)를 통하여 공급된 전력이다. 양방향 컨버터(140)는 배터리(300)의 충전 또는 방전이 필요없는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화할 수도 있다.The bidirectional converter 140 DC-DC converts the power stored in the battery 300 in the discharge mode to a voltage level required by the bidirectional inverter 130, that is, a DC link voltage. On the other hand, the bidirectional converter 140 performs DC-DC conversion of the charging power flowing through the first node N1 in the charging mode to the voltage level required by the battery 300, that is, the charging voltage. Here, the charging power is, for example, the power generated from the power generation system 200 or the power supplied from the system 400 through the bidirectional inverter 130. The bidirectional converter 140 may stop operation when battery 300 is not required to be charged or discharged to minimize power consumption.

제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)는 양방향 인버터(130)와 제2 노드(N2) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어 시스템(600)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(200)과 계통(400) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1스위치(150)와 제2 스위치(160)는 발전 시스템(200), 계통(400), 및 배터리(300)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다. 예를 들어, 부하(500)에서 요구되는 전력량이 큰 경우, 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)를 모두 on 상태로 하여 발전 시스템(200), 계통(400)의 전력이 모두 사용될 수 있도록 한다. 물론 발전 시스템(200) 및 계통(400)으로부터의 전력만으로는 부하(500)에서 요구하는 전력량을 충족시키지 못하는 경우에는 배터리(300)에 저장된 전력이 공급될 수도 있다. The first switch 150 and the second switch 160 are connected in series between the bidirectional inverter 130 and the second node N2 and perform an on / off operation under the control of the integrated control system 600 And controls the flow of current between the power generation system 200 and the system 400. The first switch 150 and the second switch 160 can be turned on / off according to the states of the power generation system 200, the system 400, and the battery 300. For example, when the amount of power required in the load 500 is large, both the first switch 150 and the second switch 160 are turned on and the power of the power generation system 200 and the system 400 is all used . Of course, if the power from the power generation system 200 and the system 400 can not satisfy the amount of power required by the load 500, the power stored in the battery 300 may be supplied.

반면에, 계통(400)에서 정전이 발생한 경우, 제2 스위치(160)를 off 상태로 하고 제1 스위치(150)를 on 상태로 한다. 이로 인하여 발전 시스템(200) 또는 배터리(300)로부터의 전력을 부하(500)에 공급할 수 있으며, 부하(500)로 공급되는 전력이 계통(400) 측으로 흘러들어가 계통(400)의 전력선 등에서 작업하는 인부가 감전되는 등의 사고를 방지할 수 있게 한다.On the other hand, when a power failure occurs in the system 400, the second switch 160 is turned off and the first switch 150 is turned on. The power supplied from the power generation system 200 or the battery 300 can be supplied to the load 500 and the power supplied to the load 500 flows to the system 400 to work on the power line or the like of the system 400 It is possible to prevent accidents such as electric shock.

상기와 같이 구성된 PCS(100)는 통합 제어 시스템(600)에서 결정된 동작 모드로 동작하기 위해 통합 제어 시스템(600)으로부터의 제어신호에 따라 전력 변환부(110), 양방향 인버터(120), 양방향 컨버터(130), 제1 스위치(150), 제2 스위치(160)를 동작시킨다.In order to operate in the operation mode determined by the integrated control system 600, the PCS 100 configured as described above controls the power conversion unit 110, the bidirectional inverter 120, the bidirectional converter 600, (130), the first switch (150), and the second switch (160).

배터리(300)는 발전 시스템(200)에서 생산된 전력 또는 계통(400)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(500) 또는 계통(400)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리(300)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다. 이러한 배터리(300)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들어 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다. 배터리(300)는 PCS(100)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 그 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 부하(500)의 소비 전력이 큰 경우에는 복수의 배터리(300)를 구비할 수 있으며, 부하(500)의 소비 전력이 작은 경우에는 하나의 배터리(300)만을 구비할 수도 있을 것이다.The battery 300 receives and stores electric power generated by the power generation system 200 or the power of the system 400 and supplies power stored in the load 500 or the system 400. The battery 300 may include at least one battery cell, and each battery cell may include a plurality of bare cells. The battery 300 may be implemented in various types of battery cells and may be a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel metal hydride battery (NiMH), a lithium- a lithium ion battery, a lithium polymer battery, and the like. The battery 300 can determine the number of batteries 300 according to the power capacity, design conditions, and the like required by the PCS 100. For example, when the power consumption of the load 500 is large, a plurality of batteries 300 may be provided. In the case where the power consumption of the load 500 is small, only one battery 300 may be provided .

한편, 발전 시스템(200)에서 생산한 전력에 잉여 전력이 존재하거나 계통(400)으로부터 전력을 공급받을 수 있는 경우, 배터리(300)의 충전 상태(SCO: state of charge)에 따라서 충전 여부를 판단하게 된다. 이때, PCS(100)의 설정에 따라서 배터리(300)를 충전하는 기준은 상이할 수 있다. 예를 들어, UPS 기능에 중점을 두는 경우, 배터리(300)에 가능한 많은 전력이 저장되는 것이 중요하며, 따라서 배터리(300)가 만충전이 되어 있지 않을 경우에는 항상 충전을 하도록 제어할 수 있다. 또는 배터리(300)의 충전 횟수를 줄여서 배터리(300)의 수명을 연장시키는 것에 중점을 두는 경우, 배터리(300)가 만방전 상태가 되기 전에는 가급적 충전 동작을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.If there is surplus power in the power generated by the power generation system 200 or power can be supplied from the system 400, it is determined whether or not the battery 300 is charged according to a state of charge (SCO) of the battery 300 . At this time, the criterion for charging the battery 300 according to the setting of the PCS 100 may be different. For example, in the case of focusing on the UPS function, it is important that as much power as possible is stored in the battery 300, so that the battery 300 can be controlled to always be charged when the battery 300 is not fully charged. Or the life of the battery 300 is shortened by reducing the number of times the battery 300 is charged, the battery 300 can be controlled not to perform the charging operation as much as possible before the battery 300 is fully discharged.

BMS는 배터리(300)에 연결되며, 통합 제어 시스템(600)의 제어에 따라 배터리(300)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. BMS는 배터리(300)를 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS는 배터리(300)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링하고, 관련 정보를 통합 제어 시스템(600)에 전송할 수 있다. 본 실시 예에서는 BMS가 배터리(300)와 일체로 된 배터리 팩으로 구성하였으나, BMS와 배터리(300)가 분리된 구성으로 할 수도 있다. The BMS is connected to the battery 300 and controls the charging and discharging operations of the battery 300 under the control of the integrated control system 600. In order to protect the battery 300, the BMS can perform overcharge protection, over-discharge protection, over-current protection, over-voltage protection, over-temperature protection, and cell balancing. For this purpose, the BMS may monitor the voltage, current, temperature, remaining power, life span, charge state, etc. of the battery 300 and transmit related information to the integrated control system 600. In the present embodiment, the BMS is configured as a battery pack integrated with the battery 300, but the BMS and the battery 300 may be separated from each other.

통합 관리 시스템(EMS)(600)은 발전 시스템(200), 계통(400), 배터리(300) 및 부하(500)의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환부(110), 양방향 인버터(130), 양방향 컨버터(140), 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)를 제어한다. 통합 관리 시스템(600)이 모니터링하는 사항은 계통(400)이 부하(500)와 연계되었는지 여부, 발전 시스템(200)에서 전력이 생산되는지 여부 등을 포함한다. The integrated management system (EMS) 600 monitors the state of the power generation system 200, the system 400, the battery 300, and the load 500 and monitors the state of the power conversion unit 110, the bidirectional inverter 130, the bidirectional converter 140, the first switch 150, and the second switch 160. [ The items monitored by the integrated management system 600 include whether the system 400 is associated with the load 500, whether power is generated in the power generation system 200, and the like.

즉, 통합 관리 시스템(600)은 미리 정해진 일정 시간에 PCS(100)를 모니터링하여 발전 시스템 전력, 배터리 충전량을 측정하고, 그 측정된 발전시스템 전력 또는 배터리 충전량을 근거로 기 설정된 복수의 동작모드 중에서 하나의 동작모드를 결정한 후, 결정된 동작 모드로 동작하기 위한 제어 신호를 생성하여 PCS(100)로 전송한다. 여기서, 제어 신호는 PCS(100)의 전력 변환부(110), 양방향 인버터(130), 양방향 컨버터(140), 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)의 동작을 제어하는 신호이고, 전력 변환부(110), 양방향 인버터(130), 양방향 컨버터(140), 제1 스위치(150) 및 제2 스위치(160)는 제어 신호에 해당하는 동작을 각각 수행한다. 동작모드는 제1 내지 제13 모드를 포함하는 것으로서, 제1 동작 모드는 UPS 모드로, 배터리 전력만 부하(500)에 공급하는 모드이고, 제2동작 모드는 UPS 모드로서, 배터리 전력과 발전 시스템 전력을 부하(500)에 공급하는 모드이며, 제3동작 모드는 UPS 모드로서, 발전 시스템 전력을 부하(500)와 배터리(300)에 공급하는 모드이다.That is, the integrated management system 600 monitors the PCS 100 at a predetermined time to measure the power generation system power and the battery charge amount, and determines the power generation amount After determining one operation mode, a control signal for operating in the determined operation mode is generated and transmitted to the PCS 100. Here, the control signal is a signal for controlling the operation of the power conversion unit 110, the bidirectional inverter 130, the bidirectional converter 140, the first switch 150, and the second switch 160 of the PCS 100, The power converter 110, the bidirectional inverter 130, the bidirectional converter 140, the first switch 150, and the second switch 160 respectively perform operations corresponding to control signals. The operation mode includes the first to thirteenth modes, wherein the first operation mode is a UPS mode, the battery power supply only to the load 500, and the second operation mode is a UPS mode, And a third mode of operation is a mode of supplying power generation system power to the load 500 and the battery 300 as a UPS mode.

또한, 제4 동작 모드는 NOP(Non operation Mode) 모드로서, 계통전력만을 부하(500)에 공급하는 모드이고, 제5 동작 모드는 발전 시스템 전력과 계통 전력을 부하(500)에 공급하는 모드, 제6 동작 모드는 발전 시스템 전력, 배터리전력, 계통 전력을 부하(500)에 공급하는 모드, 제7 동작 모드는 발전 시스템 전력 및 배터리전력을 부하(500)에 공급하는 모드, 제8동작 모드는 배터리 전력 및 계통전력을 부하(500)에 공급하는 모드, 제9 동작 모드는 배터리 전력을 부하(500)와 계통(400)에 공급하는 모드, 제10 동작 모드는 발전 시스템 전력을 부하(500)와 계통(400)에 공급하는 모드, 제11 동작 모드는 발전 시스템 전력 및 배터리 전력을 부하(500)와 계통(400)에 공급하는 모드, 제12 동작 모드는 심야 값싼 전기로 배터리 충전 및 계통 전력을 부하에 공급하는 모드, 제13 동작 모드는 발전 시스템 전력을 배터리(300)와 부하(500)에 공급하는 모드를 말한다.The fourth operation mode is a non-operation mode (NOP) mode in which only the grid power is supplied to the load 500. The fifth operation mode is a mode in which power generation system power and system power are supplied to the load 500, The sixth operation mode is a mode for supplying the power system power, the battery power, and the grid power to the load 500. The seventh operation mode is for supplying the power generation system power and the battery power to the load 500, A ninth operating mode is a mode for supplying battery power to the load 500 and the system 400, a tenth operating mode is a mode for supplying the power generation system power to the load 500, And the system 400. The eleventh operation mode is a mode for supplying the power generation system power and the battery power to the load 500 and the system 400. The twelfth operation mode is a mode for supplying the power to the load 500 and the system 400, A mode for supplying the load to the load, It refers to a mode for supplying electric power to the power system battery 300 and the load 500.

또한, 통합 관리 시스템(600)은 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하고, 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 제10동작 모드로 동작하기 위한 제10동작 모드 제어 신호를 PCS(100)로 전송한다. 여기서, 배터리 충전량의 제1 임계치는 80%를 말할 수 있다. In addition, the integrated management system 600 determines the operation mode in a tenth operation mode in which the power generation system power is present (or produced) and the power generation system power is supplied to the load and the system when the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold, And transmits a tenth operation mode control signal for operating in the tenth operation mode to the PCS 100. [ Here, the first threshold value of the battery charge amount may be 80%.

또한, 통합 관리 시스템(600)은 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하고, 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아니며, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 제13동작 모드로 동작하기 위한 제13동작 모드 제어 신호를 PCS(100)로 전송한다.In addition, the integrated management system 600 may be configured such that when power generation system power is present (or produced), the battery charge amount is not greater than or equal to the first threshold, and the power generation system power is greater than or equal to a predetermined load average power consumption, And transmits a thirteenth operation mode control signal for operating in the thirteenth operation mode to the PCS 100. The operation mode control signal is transmitted to the PCS 100,

또한, 통합 관리 시스템(600)은 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하고, 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아니며, 발전 시스템 전력이 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 제10동작 모드로 동작하기 위한 제13동작 모드 제어 신호를 PCS(100)로 전송한다. 여기서, 부하 평균 소비 전력은 부하에서 소비되는 평균전력으로, 예를 들면, 1.6K일 수 있다. In addition, the integrated management system 600 may be configured such that if the power generation system power is present (or produced), the battery charge amount is not greater than the first threshold, and the power generation system power is not greater than the load average power consumption, And transmits a thirteenth operation mode control signal for operating in the tenth operation mode to the PCS 100. The operation mode control signal is supplied to the PCS 100, Here, the load average power consumption is the average power consumed in the load, for example, 1.6K.

또한, 통합 관리 시스템(600)은 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하지 않고, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 제9동작 모드로 동작하기 위한 제9동작 모드 제어 신호를 PCS(100)로 전송한다. In addition, the integrated management system 600 may determine an operation mode in a ninth operation mode for supplying battery power to the load and the system when the power generation system power is not present (or produced) and the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold, And transmits the ninth operation mode control signal for operating in the ninth operation mode to the PCS 100. [

또한, 통합 관리 시스템(600)은 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하지 않고, 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 제4동작 모드로 동작하기 위한 제4동작 모드 제어 신호를 PCS(100)로 전송한다. 여기서, 배터리 충전량의 제2 임계치는 20%를 말할 수 있다.
Further, the integrated management system 600 determines the operation mode to the fourth operation mode in which only the grid power is supplied to the load when the power generation system power does not exist (or produce) and the battery charge amount becomes the second threshold value or less, And transmits a fourth operation mode control signal for operating in the fourth operation mode to the PCS 100. [ Here, the second threshold value of the battery charge amount may be 20%.

도 2는 본 발명에 따른 동작 모드를 결정하는 통합 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an integrated management system for determining an operation mode according to the present invention.

도 2를 참조하면, 통합 관리 시스템(600)은 전력 검출부(610), 모드 판단부(620), PCS 제어부(630)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the integrated management system 600 includes a power detector 610, a mode determiner 620, and a PCS controller 630.

전력 검출부(610)는 미리 정해진 일정 시간에 PCS를 모니터링하여 발전 시스템 전력, 배터리 충전량을 측정한다. 여기서, 미리 정해진 일정 시간은 발전 시스템이 전력을 생산하기 시작하는 오전 8시, 발전 시스템이 전력 생산을 중지하기 시작하는 오후 5시일 수 있다. The power detection unit 610 monitors the PCS at a predetermined time to measure the power generation system power and the battery charge amount. Here, the predetermined fixed time may be 8:00 am, when the power generation system starts producing power, and 5:00 pm, when the power generation system starts to stop generating power.

모드 판단부(620)는 전력 검출부(610)에서 측정된 발전시스템 전력 또는 배터리 충전량을 근거로 기 설정된 복수의 동작모드 중에서 하나의 동작모드를 결정한다. 예를 들면, 모드 판단부(620)는 오전 8시에 발전 시스템에서 전력을 생산하고 배터리 충전량이 기 설정된 제1임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정한다. 여기서, 제1 임계치는 80%일 수 있다. The mode determination unit 620 determines one operation mode among a plurality of predetermined operation modes based on the power generation system power measured by the power detection unit 610 or the battery charge amount. For example, when the mode determining unit 620 generates power in the power generation system at 8:00 am and the battery charge amount is equal to or greater than a predetermined first threshold value, . Here, the first threshold may be 80%.

또한, 모드 판단부(620)는 오전 8시에 발전 시스템에서 전력을 생산하나, 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인지의 여부를 판단한다. 모드 판단부(620)는 발전 시스템 전력이 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정한다. 여기서, 부하 소비 평균 전력은 1.6KW일 수 있다. In addition, the mode determination unit 620 generates power in the power generation system at 8:00 am, and if the battery charge amount is not equal to or greater than the first threshold value, it is determined whether or not the power generation system power is equal to or greater than a predetermined load average power consumption. The mode determination unit 620 determines the operation mode in a thirteenth operation mode in which the power generation system power is supplied to the load and the battery when the power generation system power is equal to or greater than the load average power consumption. And determines the operation mode in a tenth operation mode for supplying power to the load and the system. Here, the average load power consumption may be 1.6 KW.

또한, 모드 판단부(620)는 발전 시스템 전력이 존재(또는 생산)하지 않은 경우, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인지의 여부를 판단한다. 모드 판단부(620)는 배터리 충전량이 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정한다. 여기서, 제2 임계치는 20%일 수 있다. In addition, when the power generation system power is not present (or produced), the mode determination unit 620 determines whether the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value. The mode determination unit 620 determines the operation mode in a ninth operation mode for supplying the battery power to the load and the system when the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value. When the battery charge amount is equal to or less than the second threshold value, And determines the operation mode in the fourth operation mode for supplying the load. Here, the second threshold may be 20%.

PCS 제어부(630)는 모드 판단부(620)에서 결정된 동작 모드로 동작하기 위한 제어 신호를 생성하여 PCS로 전송한다.The PCS control unit 630 generates a control signal for operating in the operation mode determined by the mode determination unit 620, and transmits the control signal to the PCS.

예를 들어 제10동작 모드로 동작 모드가 결정된 경우, PCS 제어부(630)는 전력 변환부 동작 신호, 양방향 컨버터 동작 중지 신호, 양방향 인버터 방전 모드 동작 신호, 제1 및 제2 스위치 온 신호를 포함하는 제10동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제10동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부는 전력 변환 동작을 수행하고, 양방향 컨버터는 동작을 중지하며, 양방향 인버터는 방전 모드로 동작한다. 또한, 제1 및 제2 스위치는 온되어, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작한다.For example, when the operation mode is determined in the tenth operation mode, the PCS control unit 630 includes a power conversion unit operation signal, a bidirectional converter operation stop signal, a bidirectional inverter discharge mode operation signal, and first and second switch- And transmits the tenth operation mode control signal to the PCS. Then, the PCS controls operations of the power conversion unit, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches in accordance with the tenth operation mode control signal. That is, the power conversion unit performs a power conversion operation, the bidirectional converter stops operation, and the bidirectional inverter operates in a discharge mode. In addition, the first and second switches are turned on to operate in a tenth operation mode for supplying power generation system power to the load and the system.

상기와 같이 구성된 통합관리 시스템(600)은 발전 시스템의 전력 생산 여부를 이용하여 전력 관리 시스템의 동작 모드를 결정하므로, 사용자는 전기 요금을 절약할 수 있는 효과가 있다.
The integrated management system 600 configured as described above determines the operation mode of the power management system by using power generation of the power generation system, so that the user can save the electricity bill.

도 3은 본 발명에 따른 통합 관리 시스템이 동작 모드를 결정하는 방법을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a method for determining an operation mode of the integrated management system according to the present invention.

도 3을 참조하면, 통합 관리 시스템은 오전 8시가 되면(S302), 발전 시스템에서 전력이 생산되는지의 여부를 판단한다(S304). 여기서 오전 8시는 발전 시스템이 전력을 생산하기 시작하는 시간을 의미하는 것으로, 여기서는 8시로 하였으나, 그 시간은 변경 가능하다. 통합 관리 시스템은 오전 8시에 PCS를 모니터링하여 발전 시스템 전력, 배터리 전력, 계통 전력을 측정하고, 발전 시스템 전력이 존재하는지의 여부를 판단한다. Referring to FIG. 3, when the integrated management system reaches 8:00 am (S302), it is determined whether power is generated in the power generation system (S304). Here, 8 o'clock means the time for the power generation system to start producing electric power, which is 8 o'clock here, but the time can be changed. The integrated management system monitors the PCS at 8 am to measure power generation system power, battery power, and grid power, and determines whether power generation system power exists.

단계 S304의 판단결과 발전 시스템이 전력을 생산하면, 통합 관리 시스템은 배터리 충전량(SOC)이 80%이상인지의 여부를 판단한다(S306). 여기서, 80%는 만충전의 임계치로, 그 값은 변경 가능하다.If it is determined in step S304 that the power generation system generates electric power, the integrated management system determines whether the battery charge amount SOC is 80% or more (S306). Here, 80% is a threshold value before full charge, and its value can be changed.

단계 S306의 판단결과 배터리 충전량이 80%이상이면, 통합 관리 시스템은 제10 동작모드로 동작 모드를 결정하여 PCS가 제10동작 모드로 동작하도록 제어한다(S308). 제10 동작 모드는 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 모드로, 통합 관리 시스템은 전력 변환부 동작 신호, 양방향 컨버터 동작 중지 신호, 양방향 인버터 방전 모드 동작 신호, 제1 및 제2 스위치 온 신호를 포함하는 제10동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제10동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부는 전력 변환 동작을 수행하고, 양방향 컨버터는 동작을 중지하며, 양방향 인버터는 방전 모드로 동작한다. 또한, 제1 및 제2 스위치는 온되어, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작한다.If it is determined in step S306 that the battery charge amount is 80% or more, the integrated management system determines the operation mode in the tenth operation mode and controls the PCS to operate in the tenth operation mode (S308). The tenth operation mode is a mode for supplying power generation system power to the load and the system. The integrated management system includes a power conversion unit operation signal, a bidirectional converter operation stop signal, a bidirectional inverter discharge mode operation signal, first and second switch- And transmits the tenth operation mode control signal to the PCS. Then, the PCS controls operations of the power conversion unit, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches in accordance with the tenth operation mode control signal. That is, the power conversion unit performs a power conversion operation, the bidirectional converter stops operation, and the bidirectional inverter operates in a discharge mode. In addition, the first and second switches are turned on to operate in a tenth operation mode for supplying power generation system power to the load and the system.

단계 S308을 수행하는 중에 오후 5시가 되면, 통합 관리 시스템은 배터리 충전량이 80%이상인지의 여부를 판단한다(S312). 여기서 오후 5시는 발전 시스템이 전력 생산을 중지하는 시간을 의미하는 것으로, 여기서는 5시로 하였으나, 그 시간은 변경 가능하다. 예를 들어 태양전지의 경우, 오후 5시가 되면 태양열이 발생하지 않으므로, 오후 5시를 전력 생산을 중지하는 시간으로 할 수 있다. At 5:00 PM during step S308, the integrated management system determines whether the battery charge amount is 80% or more (S312). Here, 5:00 PM means the time for the power generation system to stop generating electric power. In this case, the time is 5:00, but the time can be changed. For example, solar cells do not generate solar heat at 5 pm, so they can be at 5 pm to stop power production.

단계 S312의 판단결과 배터리 충전량이 80%이상이면, 통합 관리 시스템은 제9 동작모드로 동작 모드를 결정하여 PCS가 제9동작 모드로 동작하도록 제어한다(S314). 제9 동작 모드는 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 모드로, 통합 관리 시스템은 전력 변환부 동작 중지 신호, 양방향 컨버터 및 양방향 인버터 방전 신호, 제1 및 제2 스위치 온신호를 포함하는 제9동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제9동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부는 동작을 중지하고, 양방향 컨버터 및 양방향 인버터는 방전 모드로 동작한다. 또한, 제1 스위치와 제2 스위치는 온되어, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작한다. If it is determined in step S312 that the battery charge amount is 80% or more, the integrated management system determines the operation mode in the ninth operation mode and controls the PCS to operate in the ninth operation mode (S314). The ninth operation mode is a mode for supplying the battery power to the load and the system. The integrated management system includes a ninth operation including a power conversion unit operation stop signal, a bidirectional converter and a bidirectional inverter discharge signal, Mode control signal to the PCS. Then, in accordance with the ninth operation mode control signal, the PCS controls the operations of the power conversion unit, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches. That is, the power conversion section stops operation, and the bidirectional converter and bidirectional inverter operate in the discharge mode. Further, the first switch and the second switch are turned on to operate in a ninth operation mode for supplying the battery power to the load and the system.

단계 S314를 수행하면서 통합 관리 시스템은 배터리 충전량이 20%이하가 되는지의 여부를 판단한다(S316). 여기서, 20%는 완전 방전을 의미하는 임계치로, 그 값은 변경 가능하다. In step S314, the integrated management system determines whether the battery charge amount is less than 20% (S316). Here, 20% is a threshold value indicating a full discharge, and its value can be changed.

단계 S316 판단결과 배터리 충전량이 20%이하이면, 통합 관리 시스템은 제4 동작모드로 동작 모드를 결정하여 PCS가 제4동작 모드로 동작하도록 제어한다(S318). 제4 동작 모드는 계통 전력을 부하에 공급하는 모드로, 통합 관리 시스템은 전력 변환부 동작 중지 신호, 양방향 인버터 및 양방향 컨버터 동작 중지 신호, 제1 스위치 오프 신호, 제2 스위치 온 신호를 포함하는 제4 동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제4동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부, 양방향 인버터 및 양방향 컨버터는 동작을 중지하고, 제1 스위치는 오프되며, 제2 스위치는 오프되어, 계통 전력만이 부하에 공급되는 제4 동작 모드로 동작한다. If it is determined in step S316 that the battery charge amount is less than 20%, the integrated management system determines the operation mode in the fourth operation mode and controls the PCS to operate in the fourth operation mode (S318). The fourth operation mode is a mode for supplying the system power to the load. The integrated management system includes a power conversion unit operation stop signal, a bidirectional inverter and a bidirectional converter operation stop signal, a first switch off signal, 4 Transmit the operation mode control signal to the PCS. Then, according to the fourth operation mode control signal, the PCS controls the operation of the power conversion section, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches. That is, the power converter, the bidirectional inverter and the bidirectional converter stop operating, the first switch is off, and the second switch is off, so that only the system power is supplied to the load.

만약, 단계 S306의 판단결과 배터리 충전량이 80%이상이 아니면, 통합 관리 시스템은 발전 시스템 전력이 1.6Kw이상인지의 여부를 판단한다(S320). 여기서, 1.6Kw는 부하에서 소비되는 평균전력을 의미하는 값(부하 평균 소비 전력)으로, 그 값은 변경 가능하다.If it is determined in step S306 that the battery charge amount is not 80% or more, the integrated management system determines whether the power generation system power is 1.6 Kw or more (S320). Here, 1.6 Kw is a value (load average power consumption) meaning an average power consumed in the load, and its value can be changed.

단계 S320의 판단결과 발전 시스템 전력이 1.6Kw이상이면, 통합 관리 시스템은 제13 동작모드로 동작 모드를 결정하여 PCS가 제13동작 모드로 동작하도록 제어한다(S322). 제13 동작 모드는 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 모드이다. 즉, 통합 관리 시스템은 발전 시스템 전력이 1.6Kw이상이면, 부하가 전력을 사용하고도 남는다고 판단하여 배터리를 충전할 수 있는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정한다. 통합 관리 시스템은 전력 변환부 동작 신호, 양방향 컨버터 충전 모드 신호, 양방향 인버터 방전 동작 신호, 제1 스위치 온 신호, 제2 스위치 오프 신호를 포함하는 제13동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제13동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부는 전력 변환동작을 수행하고, 양방향 컨버터는 충전 모드로 동작하며, 양방향 인버터는 방전 모드로 동작한다. 또한, 제1스위치는 온되고 제2 스위치는 오프되어 발전 시스템 전력을 배터리와 부하에 공급하는 제13 동작 모드로 동작한다. If it is determined in step S320 that the power generation system power is 1.6 Kw or more, the integrated management system determines the operation mode in the 13th operation mode and controls the PCS to operate in the 13th operation mode (S322). The thirteenth operation mode is a mode for supplying the power generation system power to the load and the battery. That is, if the power generation system power is 1.6 Kw or more, the integrated management system determines the operation mode in the thirteenth operation mode in which the load is judged to remain even after using the electric power and the battery can be charged. The integrated management system transmits to the PCS a thirteenth operating mode control signal including a power conversion unit operation signal, a bidirectional converter charging mode signal, a bidirectional inverter discharge operation signal, a first switch on signal, and a second switch off signal. Then, according to the thirteenth operation mode control signal, the PCS controls the operations of the power conversion unit, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches. That is, the power conversion unit performs the power conversion operation, the bidirectional converter operates in the charge mode, and the bidirectional inverter operates in the discharge mode. In addition, the first switch is turned on and the second switch is turned off to operate in a thirteenth operation mode for supplying power generation system power to the battery and the load.

단계 S322의 수행 후, 통합 관리 시스템은 단계 S310을 수행한다. After performing step S322, the integrated management system performs step S310.

만약, 단계 S320의 판단결과, 발전 시스템 전력이 1.6Kw이상이 아니면, 통합 관리 시스템은 제10 동작모드로 동작 모드를 결정하여 PCS가 제10동작 모드로 동작하도록 제어한다(S324). 제10 동작 모드는 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 모드로, 통합 관리 시스템은 전력 변환부 동작 신호, 양방향 컨버터 동작 중지 신호, 양방향 인버터 방전 모드 동작 신호, 제1 및 제2 스위치 온 신호를 포함하는 제10동작 모드 제어 신호를 PCS로 전송한다. 그러면, PCS는 제10동작 모드제어 신호에 따라, 전력 변환부, 양방향 컨버터, 양방향 인버터, 제1 및 제2 스위치의 동작을 제어한다. 즉, 전력 변환부는 전력 변환 동작을 수행하고, 양방향 컨버터는 동작을 중지하며, 양방향 인버터는 방전 모드로 동작한다. 또한, 제1 및 제2 스위치는 온되어, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작한다.If it is determined in step S320 that the power generation system power is not 1.6 Kw or more, the integrated management system determines the operation mode in the tenth operation mode and controls the PCS to operate in the tenth operation mode (S324). The tenth operation mode is a mode for supplying power generation system power to the load and the system. The integrated management system includes a power conversion unit operation signal, a bidirectional converter operation stop signal, a bidirectional inverter discharge mode operation signal, first and second switch- And transmits the tenth operation mode control signal to the PCS. Then, the PCS controls operations of the power conversion unit, the bidirectional converter, the bidirectional inverter, and the first and second switches in accordance with the tenth operation mode control signal. That is, the power conversion unit performs a power conversion operation, the bidirectional converter stops operation, and the bidirectional inverter operates in a discharge mode. In addition, the first and second switches are turned on to operate in a tenth operation mode for supplying power generation system power to the load and the system.

단계 S324의 수행 후, 통합 관리 시스템은 단계 S310을 수행한다. After performing step S324, the integrated management system performs step S310.

만약, 단계 S304의 판단결과, 발전 시스템에서 전력을 생산하지 않으면, 통합 관리 시스템은 단계 S310을 수행한다. 비록 오전 8시일지라도 날씨 등의 이유로 발전 시스템이 전력을 생산하지 않으면, 전력을 생산하지 않은 오후 5시와 같은 의미이므로 단계 S310을 수행한다.
If it is determined in step S304 that power is not generated in the power generation system, the integrated management system performs step S310. Even if it is 8 o'clock in the morning, if the power generation system does not produce power due to the weather or the like, it means the same as 5 pm that does not produce power, so Step S310 is performed.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : PCS 200 : 발전 시스템
300 : 배터리/BMS 400 : 계통
500 : 부하 600 : 통합 관리 시스템100: PCS 200: Power generation system
300: Battery / BMS 400: System
500: Load 600: Integrated management system

Claims (8)

통합 관리 시스템이 전력 관리 시스템의 동작 모드를 결정하는 방법에 있어서,
(a) 미리 정해진 일정 시간에 발전 시스템이 전력을 생산하는지의 여부를 판단하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 판단결과 발전 시스템이 전력을 생산하는 경우, 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인지의 여부를 판단하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계의 판단결과 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계;
를 포함하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법.
A method for an integrated management system to determine an operating mode of a power management system,
(a) determining whether the power generation system generates power at a predetermined time;
(b) determining whether the battery charge amount is equal to or greater than a first threshold value when the power generation system generates power as a result of the determination in step (a); And
(c) determining an operation mode in a tenth operation mode in which power generation system power is supplied to the load and the system when the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold as a result of the determination in step (b);
Wherein the power management system determines the operating mode of the power management system.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계의 판단결과 상기 발전 시스템이 전력을 생산하지 않는 경우, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인지의 여부를 판단하는 단계;상기 판단결과 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법.
The method according to claim 1,
Determining whether the battery charging amount is equal to or greater than a first threshold value when the power generation system does not generate power as a result of the determination in step (a); if the battery charging amount is equal to or greater than the first threshold value, And determining the operation mode in a fourth operation mode for supplying only the system power to the load when the battery charge amount is equal to or less than the second threshold value Of the power management system.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 판단결과 상기 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인지의 여부를 판단하는 단계;
상기 판단결과 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 단계를 더 포함하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법.
The method according to claim 1,
Determining whether the power generation system power is equal to or greater than a predetermined load average power consumption when the battery charge amount is not equal to or greater than the first threshold value as a result of the determination in step (b);
Determining an operation mode in a thirteenth operation mode in which the power generation system power is supplied to the load and the battery when the determination result indicates that the power consumption is equal to or greater than the load average power consumption; And determining an operation mode in a tenth operation mode for supplying the operation mode to the power management system.
제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 일정 시간은 발전 시스템이 전력을 생산하기 시작하는 시간 또는 발전 시스템이 전력 생산을 중단하기 시작하는 시간인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the predetermined period of time is a time at which the power generation system starts producing power or a time at which the power generation system starts to stop generating power.
발전 시스템, 배터리 및 계통을 연계하여 부하에 전력을 공급하는 PCS(Power condition system)를 제어하기 위한 동작 모드를 결정하는 통합 관리 시스템에 있어서,
미리 정해진 일정 시간에 상기 PCS를 모니터링하여 발전 시스템 전력, 배터리 충전량을 측정하는 전력 검출부;
상기 측정된 발전시스템 전력 또는 배터리 충전량을 근거로 기 설정된 복수의 동작모드 중에서 하나의 동작모드를 결정하는 모드 판단부; 및
상기 모드 판단부에서 결정된 동작 모드로 동작하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 PCS로 전송하는 PCS 제어부;
를 포함하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정을 위한 통합 관리 시스템.
1. An integrated management system for determining an operation mode for controlling a power condition system (PCS) that supplies electric power to a load in connection with a power generation system, a battery, and a system,
A power detector for monitoring the power generation system power and the battery charge amount by monitoring the PCS at a predetermined time;
A mode determination unit for determining one operation mode among a plurality of predetermined operation modes based on the measured power generation system power or the charged battery amount; And
A PCS control unit for generating a control signal for operating in the operation mode determined by the mode determination unit and transmitting the generated control signal to the PCS;
And an integrated management system for determining an operating mode of the power management system.
제5항에 있어서,
상기 모드 판단부는 상기 발전 시스템 전력이 존재 또는 발전 시스템이 전력을 생산하는 경우, 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 배터리 충전량이 제1 임계치 이상인 경우, 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정을 위한 통합 관리 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the mode determination unit determines whether the battery charge amount is equal to or greater than a first threshold value when the power generation system power is present or when the power generation system generates power and if the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value, And the operation mode is determined to be the tenth operation mode for supplying the load and the system to the integrated management system for determining the operation mode of the power management system.
제6항에 있어서,
상기 모드 판단부는 상기 배터리 충전량이 제1임계치 이상이 아닌 경우, 발전 시스템 전력이 미리 정해진 부하 평균 소비 전력 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 부하 평균 소비 전력 이상인 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 배터리에 공급하는 제13동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 부하 평균 소비 전력 이상이 아닌 경우, 상기 발전 시스템 전력을 부하와 계통에 공급하는 제10동작 모드로 동작 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정을 위한 통합 관리 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the mode determination unit determines whether or not the power generation system power is equal to or greater than a predetermined load average power consumption when the battery charge amount is not equal to or greater than the first threshold value, And a thirteenth operation mode for supplying power to the battery, and determines the operation mode in a tenth operation mode for supplying the power generation system power to the load and the system when the operation mode is not equal to or more than the load average power consumption. An integrated management system for determining the operating mode of a power management system.
제5항에 있어서,
상기 모드 판단부는 상기 발전 시스템 전력이 존재(또는 발전 시스템이 전력을 생산)하지 않는 경우, 배터리 충전량이 제1임계치 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 제1임계치 이상인 경우, 배터리 전력을 부하와 계통에 공급하는 제9동작 모드로 동작 모드를 결정하고, 상기 배터리 충전량이 제2임계치 이하가 된 경우, 계통 전력만을 부하에 공급하는 제4동작 모드로 동작 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템의 동작 모드 결정을 위한 통합 관리 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the mode determination unit determines whether the battery charge amount is equal to or greater than a first threshold value when the power generation system power is present (or the power generation system does not generate power), and if the battery charge amount is equal to or greater than the first threshold value, And a fourth operation mode in which only the system power is supplied to the load when the battery charge amount is equal to or less than the second threshold value, Integrated management system for determining the operation mode of management system.
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