KR20140104179A

KR20140104179A - 분산 전원 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140104179A
Application number: KR1020130018038A
Authority: KR
Inventors: 박석인; 송유진; 채수용; 김규덕; 오세승
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-28
Also published as: KR101443027B1

Abstract

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템 및 방법은, 복수의 분산 전원 중 특정 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 마스터 PCS로 설정하고, 다른 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 슬레이브 PCS로 설정한 후, 마스터 PCS가 슬레이브 PCS의 동작을 제어하여 부하나 계통으로 전력을 공급하는 과정을 포함하며, 이를 통해 특정 PCS의 제어 동작에 따라 모든 PCS의 전력 공급이 자동으로 제어될 수 있다.

Description

분산 전원 제어 시스템 및 방법 {System and method for controlling distributed power source}

본 발명은 전력을 공급하는 기술과 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 분산 전원 중 특정 전원에 구비된 PCS(Power Conditioning System)에서 다른 PCS를 제어하여 부하나 계통으로 전력 공급이 이루어지도록 하는 분산 전원 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

화석에너지의 유한성, 그 사용에 따른 환경오염의 문제에 따라 신·재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다.

이러한 신·재생에너지로는 태양에너지, 생물자원을 변환시켜 이용하는 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄을 액화/가스화한 에너지 및 중질잔사유를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지, 수소에너지 등이 있다.

신·재생 에너지 발전은 이러한 신·재생 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것을 의미하며, 신·재생 산업의 활성화를 통해 에너지 지원을 다양화 하고, 에너지를 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 환경 보전의 효과를 도모할 수 있다.

이러한 신·재생 에너지 발전은 투자비용 대비 발전량이 적거나, 장기간 동안 꾸준한 발전량을 유지하기 어려워, 복수의 발전원을 합하여 실용적으로 이용할 수 있는 전력을 확보하는 것이 중요하다.

예를 들어, 태양 전지의 경우 태양 전지들을 직렬로 연결하여 스트링을 구성하는데, 이러한 태양 전지 스트링에는 PCS(Power Conditioning System)가 마련되어 전원으로 기능한다.

그런데 높은 출력을 위해 복수의 태양 전지 스트링을 병렬로 연결하는 경우, 단일 PCS를 이용하여 전력을 공급하는 경우에 비해 발전량 대비 전력 공급 효율이 떨어지게 된다. 이에 따라 각 발전원의 출력에 따라 전력 공급을 제어하는 별도의 PCS가 요구되는데, 이러한 PCS들을 효율적으로 운용할 수 있는 방안이 요청된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분산 전원에 대응하여 전력을 공급하는 복수의 PCS 중 특정 PCS가 다른 PCS를 제어하여 부하 또는 계통으로 전력을 공급할 수 있는 분산 전원 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분산 전원 제어 시스템은, 복수의 분산 전원 중 먼저 운전을 시작한 특정 전원에 대응하여 부하나 계통으로 전력을 공급하고, 다른 PCS(Power Conditioning System)의 동작을 제어하는 마스터 PCS, 및 상기 마스터 PCS의 제어를 받아, 상기 복수의 분산 전원 중 상대적으로 늦게 운전을 시작한 다른 전원에 대응하여 전력을 공급하는 슬레이브 PCS를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템에 있어서, 상기 마스터 PCS는, 상기 슬레이브 PCS가 부하로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 계통으로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템에 있어서, 상기 마스터 PCS는, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS 각각이 공급할 전력량을 계산하고, 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로, 상기 슬레이브 PCS가 공급할 전력량 정보를 전송하며, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템에 있어서, 상기 슬레이브 PCS는 상기 마스터 PCS로부터 수신한 전력량 정보에 따라 직접 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템에 있어서, 상기 마스터 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로부터 전력을 전달받아, 상기 특정 전원의 전력 및 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템에 있어서, 상기 마스터 PCS는 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 직류에서 교류로 인버팅하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분산 전원 제어 방법은, 복수의 분산 전원 중 특정 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 마스터 PCS로 설정하는 마스터 설정 단계, 상기 복수개의 분산 전원 중 다른 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 슬레이브 PCS로 설정하는 슬레이브 설정 단계, 및 상기 마스터 PCS가 상기 슬레이브 PCS의 동작을 제어하여 부하나 계통으로 전력을 공급하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 제어 단계의 상기 마스터 PCS는, 상기 슬레이브 PCS가 부하로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 계통으로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 제어 단계는, 상기 마스터 PCS가, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS 각각이 공급할 전력량을 계산하는 단계, 상기 마스터 PCS가 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로, 상기 슬레이브 PCS가 공급할 전력량 정보를 전송하는 단계, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 전력을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 전력을 공급하는 단계는, 상기 슬레이브 PCS가 상기 마스터 PCS로부터 수신한 전력량 정보에 따라 직접 부하나 계통으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 전력을 공급하는 단계는, 상기 마스터 PCS가 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로부터 전력을 전달받아, 상기 특정 전원의 전력 및 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 부하나 계통으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 전력을 공급하는 단계는, 상기 마스터 PCS가 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 직류에서 교류로 인버팅하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 복수의 상기 슬레이브 PCS 중 특정 슬레이브 PCS를 새로운 마스터 PCS로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 방법에 있어서, 상기 새로운 마스터 PCS는, 기존의 마스터 PCS로부터 기 인식된 다른 슬레이브 PCS의 정보를 제공받는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상기 제어 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분산 전원 제어 시스템 및 방법에 따르면 분산 전원에 대응한 각 PCS 중 특정 PCS는 다른 PCS를 제어하는 마스터로서 기능할 수 있으며, 이에 따라 모든 PCS의 전력 공급이 자동으로 제어될 수 있다.

또한, 별도의 전원 시스템을 추가하거나 삭제하는 것이 용이하며, 발전 상황, 전력 수급 상황, 기능 이상, 운전 정지 등의 다양한 상황에서 적응적인 전력 공급이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 전원 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분산 전원 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 분산 전원 제어 방법의 흐름도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 복수의 분산 전원을 이용하여 전력을 공급하는 과정에서, 특정 PCS(Power Conditioning System)가 다른 PCS의 동작을 제어하여 전력을 공급하도록 하는 시스템 및 방법과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 전원 제어 시스템(100)의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 분산 전원 제어 시스템(100)은 복수의 분산 전원(1, 2, 3) 및 이에 대응하는 PCS(10, 20, 30)를 포함한다.

이때, 전원(1)에 대응하여 슬레이브 PCS(10)가 구비되고, 전원(2)에 대응하여 마스터 PCS(20)가 구비되며, 전원(30)에 대응하여 슬레이브 PCS(30)가 구비된다.

분산 전원 제어 시스템(100)에서 공급되는 전력은, 예를 들어 상용 전원 없이 독립적으로 부하에 전달될 수 있고, 이 경우 각 PCS(10, 20, 30)은 축전지 등의 전력 저장 장치를 관리할 수 있는 충방전 조절 장치(charge controller) 기능을 내장할 수 있다.

또한 분산 전원 제어 시스템(100)에서 공급되는 전력은, 예를 들어 분산 전원 제어 시스템(100)의 출력이 계통과 연계되어 공급될 수 있다. 이 경우 분산 전원 제어 시스템(100)은 부하에 공급하고 남은 전력만을 계통으로 공급할 수 있으며, 적산전력계의 역방향 회전을 통해 잉여 전력에 해당하는 만큼의 전기요금을 차감하거나, 계통으로 공급한 전력을 공급함에 따른 전기 요금만큼 사용자가 이득을 취할 수 있다.

전원(1, 2, 3)은 태양에너지, 생물자원을 변환시켜 이용하는 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄을 액화/가스화한 에너지 및 중질잔사유를 가스화한 에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지 또는 수소에너지 등을 이용하여 전력을 생산하는 발전원이 될 수 있다.

PCS(10, 20, 30)는 전원(1, 2, 3)으로부터 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있는 장비로서, 계통과 연계된 경우 계통과 동기운전을 하면서 고조파가 적은 교류 전력으로 변환하는 기능을 할 수 있다.

또한 본 발명의 PCS(10, 20, 30)는 전원(1, 2, 3)으로부터 발전된 직류 전력을 직류 전력으로 부스트 컨버팅하는 기능을 수행할 수 있고, 이때 전원(1, 2, 3)의 출력이 최대전력점에서 발전될 수 있도록 제어하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 수행할 수 있으며, 감전사고나 계통사고의 최소화를 위한 각종 보호 기능을 구비할 수 있다.

통상 전원의 발전 전압은 시시각각 변화하기 마련이며, 전원 각각에 PCS를 구비하는 경우 발전원의 확장 측면에서 유리하다. 하지만 특정 전원에 문제가 발생할 경우 이를 분리한 후 전원이 단독으로 전력을 공급하는 단독 운전(islanded operation mode) 상태로 전환될 수 있으며, 이 경우 분산 전원이 생산하는 유효전력의 크기와 부하의 크기에 따라 안정적인 전력 공급이 어려운 한계가 존재하고, 계통 복구 작업시 전력 공급의 차단의 확실히 이루어지지 않으면 안전 사고가 발생할 위험이 증가한다.

또한 각 전원을 병렬로 연결하여 단일 PCS에 의해 제어가 이루어지도록 하는 경우, 병렬 연결에 따른 전압 불균형 문제가 발생하며, 모든 전원에 일률적으로 MPPT를 수행하여 최적의 MPPT 제어가 이루어지지 않는 문제가 있다.

이에 본 실시예에서는 전원(1, 2, 3)에 각각 PCS(10, 20, 30)를 구비하되, 특정 PCS(20)가 마스터 PCS(20)가 되어 다른 PCS(10, 30)를 제어하고, 이를 통해 전력을 공급할 수 있는 분산 전원 제어 시스템을 제안한다.

본 발명에서 전원(2)이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS(20)가 마스터(master) PCS(20)로 설정된다. 이때, 전원(2)이 운전을 시작한다 함은 단일 발전원으로서 전원(2) 및 PCS(20)가 먼저 설치되었음을 의미할 수 있고, 동작 정지나 기능 이상 상태에서 운전 상태로 먼저 전환되었음을 의미할 수 있다.

마스터 PCS(20)의 설정은, PCS(20)가 통신 모듈을 이용한 정보 송수신을 통해 다른 전원(1, 3)에 대응하는 PCS(10, 30)가 운전하고 있지 않음을 인식하거나, 별도의 제어 장비를 통해 PCS(20)가 마스터 PCS(20)로 설정되는 방식으로 이루어질 수 있다.

이때, 마스터 PCS(20)는 다른 슬레이브 PCS(10, 30)를 제어할 수 있는 PCS(20)를 의미하며, 마스터 PCS(20)는 전원(2)에서 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 부하나 계통으로 전달한다. 또한 마스터 PCS(20)는 직류 전력을 직류 전력으로 변환하는 부스터 컨버터 기능을 수행할 수 있고, 예를 들어, P&O(perturbation and observation) 등을 이용한 MPPT 알고리즘을 통해 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

이후, 전원(1, 3)이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS(10, 30)가 슬레이브(slave) PCS(10, 30)로 설정된다. 전원(1, 3)이 전원(2)보다 상대적으로 늦게 운전을 시작한다 함은, 발전원으로서 전원(2) 및 PCS(20)의 설치 이후에 전원(1, 3) 및 PCS(10, 30)가 설치되었음을 의미할 수 있고, 전원(2)이 동작 정지나 기능 이상 상태에서 운전 상태로 전환된 이후 전원(1, 3)이 운전 상태가 되었음을 의미할 수도 있다.

이때, 슬레이브 PCS(10, 30)는 마스터 PCS(20)의 제어를 받는 PCS(10, 30)를 의미하며, 이때 슬레이브 PCS(10, 30)는, 통신 모듈 등을 통해 다른 전원(2)에 대응하는 PCS(20)가 먼저 운전하고 있음을 인식하고 마스터 PCS(20)로 슬레이브 PCS(10, 30)의 등록을 요청할 수 있다. 또한 슬레이브 PCS(10, 30)는 별도의 제어 장비로부터 슬레이브 PCS(10, 30)로 설정될 수도 있다.

이때, 슬레이브 PCS(10, 30)는 MPPT 알고리즘을 활용하여 직류 전력과 직류 전력 간의 부스터 컨버터 기능을 수행하거나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 기능 등을 수행할 수 있다.

이 경우 마스터 PCS(20)는 슬레이브 PCS(10, 30)가 부하로 전력을 공급하도록 제어하거나, 슬레이브 PCS(10, 30)가 계통으로 전력을 공급하도록 제어하거나, 슬레이브 PCS(10, 30)의 전력 공급을 차단하는 등의 제어 동작을 수행할 수 있으며, 이러한 제어 동작은 유선 또는 무선 통신 모듈을 통한 정보 송수신을 통해 이루어질 수 있다.

본 실시예의 마스터 PCS(20)는 예를 들어, 전원(20)이 발전하여 마스터 PCS(20) 자신이 공급할 전력량과, 전원(10, 30)이 발전하여 슬레이브 PCS(10, 30) 각각이 공급할 전력량을 계산한다. 그리고 마스터 PCS(20)는 해당 계산 결과에 따라 슬레이브 PCS(10, 30)가 공급할 전력량에 대한 정보를 슬레이브 PCS(10, 30)로 전송한다.

마스터 PCS(20)로부터 전력량 정보를 수신한 슬레이브 PCS(10, 30)는, 해당 정보에 따라 부하 또는 계통으로 전력을 공급하게 되며, 이러한 방식으로 본 실시예에서는 마스터 PCS(20)가 슬레이브 PCS(10, 30)를 제어하여 전력을 공급하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는 PCS(20)가 마스터 PCS(20)로 설정되어 다른 슬레이브 PCS(10, 30)를 제어하고 있으나, 실시예에 따라서는 전원(1, 3)이 먼저 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS(10, 30) 중 하나가 마스터로 설정되고, 다른 PCS가 슬레이브로서 동작할 수도 있다.

이러한 방식으로 본 발명에서는 PCS(10, 20, 30) 중 어느 하나가 단독 운전을 하는 것을 방지할 수 있으며, 별도의 PCS를 부가하지 않고도 전체 전력 공급 시스템의 제어가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서는, 마스터 PCS(20)가 더 이상 마스터로서 동작할 필요가 없어지는 경우, 다른 PCS(10, 30) 중 하나를 마스터 PCS로 설정하여 제어 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

예를 들어, 전원(2)에 기능 이상이 발생하거나 발전량이 없는 경우 마스터 PCS(20)는 통신 모듈을 통해 다른 PCS(10, 30) 또는 별도의 제어 장비로 해당 사실을 알릴 수 있다. 그리고 나머지 PCS(10, 30) 중 상대적으로 먼저 운전을 시작하였다는 등의 이유로, PCS(10)에 마스터가 될 우선 순위가 있는 경우, PCS(10)는 PCS(20)로부터 전송되는 정보를 수신하거나 별도의 제어 장비로부터 설정 정보를 수신하여 마스터 PCS(10)로 설정될 수 있다. 이때, 새로운 마스터 PCS(10)가 제어 동작을 수행하도록, 기존의 마스터 PCS(20)는 새로운 마스터 PCS(10)로 기 인식된 다른 슬레이브 PCS(30)의 정보를 제공할 수 있다.

이후, 마스터로 설정된 PCS(10)는 상기와 같은 동작을 통해 슬레이브 PCS(30)를 제어하여 부하 또는 계통으로 전력이 공급되도록 한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따라 부하 또는 계통으로 전력을 공급하는 분산 전원 제어 시스템(200)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분산 전원 제어 시스템(200)의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 분산 전원 제어 시스템(200)은 복수의 분산 전원(1, 2, 3) 및 이에 대응하는 PCS(10, 20, 30)를 포함하며, 이때, 전원(1)에 대응하여 슬레이브 PCS(10)가 구비되고, 전원(2)에 대응하여 마스터 PCS(20)가 구비되며, 전원(30)에 대응하여 슬레이브 PCS(30)가 구비된다.

분산 전원 제어 시스템(200)의 각 구성의 기능 및 동작은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 유사하므로, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 전원(1, 2, 3)에 각각 PCS(10, 20, 30)를 구비하되, 특정 PCS(20)가 마스터 PCS(20)가 되어 다른 PCS(10, 30)를 제어하고, 이를 통해 전력을 공급한다.

이때, 전원(2)이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS(20)가 마스터 PCS(20)로 설정된다. 마스터 PCS(20)의 설정은, PCS(20)가 통신 모듈을 이용한 정보 송수신을 통해 다른 전원(1, 3)에 대응하는 PCS(10, 30)가 운전하고 있지 않음을 인식하거나, 별도의 제어 장비로부터 마스터 PCS(20)로 설정되는 방식으로 이루어질 수 있다.

이때, 마스터 PCS(20)는 다른 PCS(20)를 제어할 수 있는 PCS(20)를 의미하며, 전원(2)에서 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 부하나 계통으로 전달한다. 또한 마스터 PCS(20)는 직류 전력을 직류 전력으로 변환하는 부스터 컨버터 기능을 수행할 수 있으며, 예를 들어, P&O 등을 이용한 MPPT 알고리즘을 통해 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

이후, 전원(1, 3)이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS(10, 30)가 슬레이브 PCS(10, 30)로 설정된다. 이때, 슬레이브 PCS(10, 30)는 마스터 PCS(20)의 제어를 받는 PCS(10, 30)를 의미하며, 통신 모듈 등을 통해 다른 전원(2)에 대응하는 마스터 PCS(20)가 먼저 운전하고 있음을 인식하고, 해당 마스터 PCS(20)로 슬레이브 PCS(10, 30)의 등록을 요청하거나, 별도의 제어 장비로부터 슬레이브 PCS(10, 30)로 설정되는 과정을 통해 마스터 PCS(20)의 제어를 받는 슬레이브 PCS(10, 30)가 될 수 있다.

이때, 슬레이브 PCS(10, 30)는 MPPT 알고리즘을 이용하여 직류 전력과 직류 전력 간의 부스터 컨버터 기능을 수행할 수 있다.

마스터 PCS(20)로부터 전력량 정보를 수신한 슬레이브 PCS(10, 30)는, 마스터 PCS(20)로부터 수신한 전력량 정보에 따라, 전원(1, 3)이 발전한 직류 전력을 마스터 PCS(20)로 전달한다.

그리고 슬레이브 PCS(10, 30)로부터 전력을 전달받은 마스터 PCS(20)는, 전원(1)의 발전에 따른 직류 전력과, 슬레이브 PCS(10, 30)로부터 전달받은 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 부하나 계통으로 공급한다. 만일 계통과 연계된 경우라면, 마스터 PCS(20)는 해당 계통과 동기운전을 하면서 고조파가 적은 교류 전력으로 변환할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 전원(2) 또는 마스터 PCS(20)에 기능 이상이 발생하거나, 전원(2)의 발전량이 없는 등 PCS(20)가 마스터로서 동작할 필요가 없어지는 경우, 다른 PCS(10, 30) 중 하나를 마스터 PCS로 설정하여 제어 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우 기존 마스터 PCS(20)와 새로 마스터가 PCS 간의 통신을 이용한 설정 또는 별도의 제어 장치를 통한 설정에 따라 PCS(10) 또는 PCS(30)가 마스터 PCS로 설정될 수 있고, 나머지 PCS는 슬레이브 PCS가 되어 마스터 PCS의 제어를 받을 수 있다. 이때, 새로운 마스터 PCS가 제어 동작을 수행하도록, 기존의 마스터 PCS(20)는 새로운 마스터 PCS로 기 인식된 다른 슬레이브 PCS의 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 부하 또는 계통으로 전력을 공급하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 분산 전원 제어 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 복수의 분산 전원 중 특정 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 마스터 PCS로 설정한다(S1).

단계(S1)에서 마스터 PCS는 다른 PCS를 제어하여 전력 공급 상황을 조절할 수 있는 PCS를 의미한다. 이때, 특정 전원이 운전을 시작한다 함은, 단일 발전원으로서 특정 전원 및 대응하는 PCS가 다른 전원 및 PCS보다 먼저 설치되었음을 의미할 수 있고, 특정 전원이 다른 전원보다 먼저 동작 정지나 기능 이상 상태에서 운전 상태로 전환되었음을 의미할 수 있다.

단계(S1)에서는, 예를 들어 마스터 PCS(20)가 통신 모듈을 이용한 정보 교환을 통해 다른 전원에 대응하는 PCS가 운전하고 있지 않음을 인식하거나, 별도의 제어 장비와의 통신하는 과정 등을 통해 마스터 PCS로 설정될 수 있다.

이후, 다른 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 다른 PCS가 슬레이브 PCS로 설정된다(S2).

단계(S2)에서 슬레이브 PCS는 마스터 PCS의 제어를 받아 부하나 계통으로 전력을 공급하는 PCS를 의미한다. 또한 다른 전원이 특정 전원보다 상대적으로 늦게 운전을 시작한다 함은, 발전원으로서 특정 전원 및 PCS의 설치 이후에 다른 전원 및 PCS가 설치되었음을 의미할 수 있고, 특정 전원이 동작 정지나 기능 이상 상태에서 운전 상태로 전환된 후 다른 전원이 운전 상태가 되었음을 의미할 수도 있다.

단계(S2)에서는, 예를 들어 슬레이브 PCS가 통신 모듈을 이용한 정보 교환을 통해 특정 전원에 대응하는 마스터 PCS가 먼저 운전하고 있음을 인식하고 슬레이브 PCS의 등록을 요청하거나, 별도의 제어 장비로부터 슬레이브 PCS로서 설정되는 과정이 진행될 수 있다.

단계(S1)에서 마스터 PCS가 설정되고, 단계(S2)에서 슬레이브 PCS가 설정되고 나면, 마스터 PCS는 슬레이브 PCS를 제어하여(S3), 부하나 계통으로 전력이 공급되도록 한다(S4).

단계(S3)에서의 마스터 PCS는 예를 들어, 특정 전원이 발전하여 마스터 PCS 자신이 공급할 전력량과, 다른 전원이 발전하여 슬레이브 PCS가 공급할 전력량을 계산하고, 계산 결과에 따라 슬레이브 PCS가 공급해야할 전력량에 대한 정보를 슬레이브 PCS로 전송한다. 이후 단계(S4)의 마스터 PCS 및 슬레이브 PCS는 해당 계산 결과에 따라 전력을 공급함으로써, 마스터 PCS는 슬레이브 PCS를 제어할 수 있다.

본 발명이 일 실시예에서 단계(S4)의 마스터 PCS 및 슬레이브 PCS는 대응하는 전원의 발전에 따라 직류 전력을 직류 전력으로 부스트 컨버팅할 수 있고, 이때 P&O 등의 MPPT 알고리즘을 이용할 수 있다. 그리고 마스터 PCS 및 슬레이브 PCS는 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅하여 부하나 계통으로 직접 전력을 공급할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에서 단계(S4)의 마스터 PCS 및 슬레이브 PCS는 P&O 등의 MPPT 알고리즘을 이용하여 대응하는 전원의 직류 전력을 직류 전력으로 부스트 컨버팅할 수 있다. 이때, 슬레이브 PCS는 컨버팅한 직류 전력을 마스터 PCS로 전달하고, 마스터 PCS는 대응하는 전원에서 발전된 직류 전력 및 슬레이브 PCS로부터 전달받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하나 계통으로 공급할 수 있다.

이후, 단계(S1)에서 설정된 마스터 PCS에 기능 이상이 발생하거나 대응하는 특정 전원이 운전을 정지하는 등의 상황이 발생하면, 기존의 슬레이브 PCS 중에서 특정 PCS를 마스터 PCS로 설정한다(S5).

단계(S5)에서는 예를 들어 기존의 마스터 PCS가 통신 모듈을 이용한 정보 교환을 통해 다른 PCS 또는 별도의 제어 장비로 운전 정지나 기능 이상의 발생 사실을 알릴 수 있다. 그리고 기존의 슬레이브 PCS 중 특정 PCS는, 기존의 마스터 PCS로부터 전송되는 정보를 수신하거나 별도의 제어 장비로부터 설정 정보를 수신하여 새로운 마스터 PCS로 설정될 수 있다. 이때, 새로운 마스터 PCS가 제어 동작을 수행하도록, 기존의 마스터 PCS는 새로운 마스터 PCS로 기 인식된 다른 슬레이브 PCS의 정보를 제공할 수 있다.

이후, 새로운 마스터 PCS는 다른 슬레이브 PCS를 제어하여 부하 또는 계통으로 전력이 공급되도록 한다(S6).

본 발명의 실시예에 따른 분산 전원 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

1, 2, 3: 전원
10, 20, 30: PCS

Claims

복수의 분산 전원 중 먼저 운전을 시작한 특정 전원에 대응하여 부하나 계통으로 전력을 공급하고, 다른 PCS(Power Conditioning System)의 동작을 제어하는 마스터 PCS; 및
상기 마스터 PCS의 제어를 받아, 상기 복수의 분산 전원 중 상대적으로 늦게 운전을 시작한 다른 전원에 대응하여 전력을 공급하는 슬레이브 PCS;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 마스터 PCS는,
상기 슬레이브 PCS가 부하로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 계통으로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 마스터 PCS는, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS 각각이 공급할 전력량을 계산하고, 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로, 상기 슬레이브 PCS가 공급할 전력량 정보를 전송하며,
상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 슬레이브 PCS는 상기 마스터 PCS로부터 수신한 전력량 정보에 따라 직접 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 마스터 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로부터 전력을 전달받아, 상기 특정 전원의 전력 및 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 마스터 PCS는 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 직류에서 교류로 인버팅하여 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 시스템.
복수의 분산 전원 중 특정 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 마스터 PCS로 설정하는 마스터 설정 단계;
상기 복수개의 분산 전원 중 다른 전원이 운전을 시작함에 따라 대응하는 PCS를 슬레이브 PCS로 설정하는 슬레이브 설정 단계; 및
상기 마스터 PCS가 상기 슬레이브 PCS의 동작을 제어하여 부하나 계통으로 전력을 공급하는 제어 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 제어 단계의 상기 마스터 PCS는,
상기 슬레이브 PCS가 부하로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 계통으로 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 슬레이브 PCS가 전력 공급을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 마스터 PCS가, 상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS 각각이 공급할 전력량을 계산하는 단계;
상기 마스터 PCS가 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로, 상기 슬레이브 PCS가 공급할 전력량 정보를 전송하는 단계;
상기 마스터 PCS 및 상기 슬레이브 PCS는 상기 계산된 결과에 따라 전력을 공급하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 전력을 공급하는 단계는,
상기 슬레이브 PCS가 상기 마스터 PCS로부터 수신한 전력량 정보에 따라 직접 부하나 계통으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 전력을 공급하는 단계는,
상기 마스터 PCS가 상기 계산된 결과에 따라 상기 슬레이브 PCS로부터 전력을 전달받아, 상기 특정 전원의 전력 및 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 부하나 계통으로 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 전력을 공급하는 단계는,
상기 마스터 PCS가 상기 슬레이브 PCS로부터 전달받은 전력을 직류에서 교류로 인버팅하여 공급하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제7항에 있어서,
복수의 상기 슬레이브 PCS 중 특정 슬레이브 PCS를 새로운 마스터 PCS로 설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 새로운 마스터 PCS는, 기존의 마스터 PCS로부터 기 인식된 다른 슬레이브 PCS의 정보를 제공받는 것을 특징으로 하는 분산 전원 제어 방법.
제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 제어 방법을 실행하는 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.