KR20140136534A - 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 및 이로 구성되는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광발전 시스템의 외부의 중앙 제어시스템(200)을 통하여 타 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템과 연계되는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로, 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이(110); 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(120); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(130); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(140); 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(150); 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하며, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(160); 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 상기 중앙제어시스템(200)부터 공급되는 전력을 공급받는 외부 전원입력부(170); 및 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 전력을 상기 중앙제어시스템(200)으로 제공하는 외부전원 출력부(180);를 포함하여, 상기 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보 중 하나 이상을 기초로 전력부족 여부를 결정하며, 전력부족 시, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력받는 것을 특징으로 한다.

Description

듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 및 이로 구성되는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템{Photovoltaic power generating system with dual inverters and central system for power controlling in electric power network comprised thereof}

본 발명은 독립형 태양광발전 시스템 및 소규모 전력망 내에서의 전력제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 및 이로 구성되는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템에 관한 것이다.

태양광발전은 다른 발전에 비해 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 청정에너지로써, 연료의 수송 및 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며 장치의 수명이 길고 설비 규모의 선택과 설치공사가 쉬운 장점이 있으며, 지구 온난화와 일본 원전 사고로 기존 화석에너지 및 원자력 에너지에 대한 불안감이 커짐으로 인하여, 안전하고 친환경적인 신재생 에너지에 대한 관심이 증폭되고 있는 상황에서 태양광 산업의 엄청난 경제적인 파급효과와 고부가가치의 창출이 전망되고 있다.

태양광발전 시스템(photovoltaic power generating system)은 광기전력 효과를 이용한 태양전지를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 부하에 적합한 전력을 공급하기 위하여 구성된 장치 및 이들에 부속되는 장치의 총체를 일컷는다.

태양광발전 시스템은 일반적으로 운용 방식에 따라 독립형과 계통연계형 태양광발전 시스템으로 구분되며, 독립형 태양광발전 시스템은 상용 전원이 없는 고립지역 즉, 도서지역, 산간벽지 등 계통전원 공급이 어려운 지역에 전력을 전력을 공급하기 위하여 사용되며, 일반적으로 태양전지 모듈, 충전조절기, 인버터, 축전지로 구성된다.

일반적인 독립형 태양광발전 시스템은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이; 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전기에 저장하도록 하는 충전조절기; 충전조절기로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지; 상기 충전지로부터 직류전기 에너지를 교류로 변환하여 부하에 공급하는 인버터; 상기 충전 조절기와 인버터를 제어하는 제어부로 구성된다.

위와 같은 일반적인 태양광발전 시스템에 있어서는 태양광의 세기가 날씨 및 시간대에 따라 변동되어 부하에 일정한 전력을 공급할 수 없는 한계로 인하여 태양전지 어레이로부터의 전기 에너지를 직접 부하에 공급하지 않고 축전지에 충전한 뒤 이를 부하에서 필요로 하는 교류로 변환하여 공급하는 방식을 채택하고 있다.

이와 같이 종래의 태양광 발전 시스템은 축전지를 사용하여 부하에 안정된 전력 공급을 할 수 있도록 설계되었지만, 실질적으로 태양광의 세기가 불규칙적으로 계속 변하게 되면 축전지가 동작점(충전 및 방전의 기준 전압)을 기준으로 충전 및 방전을 반복하므로 축전지의 수명을 단축시키며 이에 따라, 안정적인 전원을 부하에 공급할 수 없게 되어 부하까지 손상시키는 문제점이 있다. 나아가, 인버터 등 태양광발전 시스템의 구성의 전부 또는 일부의 성능이 열화되어 전체 시스템 또는 구성의 사용수명이 짧아지는 문제점이 있어왔다.

또한, 하기 특허문헌 "태양광발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법"과 같이, 부하로 전력공급을 하는 태양전지와 축전지의 전압을 실시간으로 체크함으로써 과충전 및 과방전으로 인한 축전지 및 부하의 손상을 방지하는 안정성을 제공하여 축전지의 수명단축과 안정적인 전원의 공급을 목적으로 하는 기술이 있으나, 이 역시 일시적이 과도한 태양광이 입사되는 경우 또는 축전지의 측면에서 과충전 및 과방전이 이루어지는 비정상적인 상황에 의한 축전지 및 부하의 손상을 방지하는 구성을 가질 뿐이며, 정상적인 작동상황에서의 상술한 축전지의 수명이 단축되는 문제 또는 안정적이지 않은 전원을 공급하게 되는 문제를 여전히 가지고 있다.

이에 따라, 위 문제을 해결할 수 있는 새로운 메커니즘의 독립형 태양광발전 시스템이 절실히 요구되고 있으며, 상황에 따라 새로운 메커니즘의 독립형 태양광발전 시스템으로 소규모 전력망을 구성이 필요하여, 이러한 소규모 전력망내에서의 전력제어방법 및 이를 수행하는 중앙제어시스템의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 특허 등록번호 10-0452967호 "태양광 발전용 전력조절기의 제어장치 및 제어방법"

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 독립형 태양광발전 시스템의 충/방전의 반복으로 인한 축전지의 수명단축의 문제를 해결하고, 부하에 안정적인 전원을 공급하고, 나아가 태양광 발전 시스템의 성능수명을 연장하면서도 다양한 소비전력의 부하를 구동이 가능한 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로, 효율적인 소규모 전력망의 구성 및 운영이 가능한 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로 소규모 전력망을 구성하여 운영할 경우 이에 필요한 효율적인 전력제어 방법을 제공하는 중앙제어시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광발전 시스템의 외부의 중앙 제어시스템(200)을 통하여 타 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템과 연계되는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로, 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이(110); 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(120); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(130); 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(140); 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(150); 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하며, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(160); 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 상기 중앙제어시스템(200)부터 공급되는 전력을 공급받는 외부 전원입력부(170); 및 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 전력을 상기 중앙제어시스템(200)으로 제공하는 외부전원 출력부(180);를 포함하여, 상기 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보 중 하나 이상을 기초로 전력부족 여부를 결정하며, 전력부족 시, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력받는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은 상기 전력공급요청 메시지의 전송에 따라 중앙제어시스템으로부터 전송되는 공급전력 정보를 포함하는 전력공급승인 메시지를 수신하며, 상기 공급전력 정보에 따라 중앙제어시스템으로부터의 전력을 공급받도록 상기 외부 전원입력부(170)를 설정 및 제어하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 공급전력 정보는 공급되는 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보를 포함하며, 상기 외부전원입력부(170)는 공급전력이 직류 전력인 경우 제1 인버터, 제2 인버터, 축전지부 중 선택된 하나로 상기 직류 전력을 공급하도록 설정 및 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는, 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은, 상기 충전컨트롤러로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 태양전지 어레이 출력전력을 포함하는 발전상태정보를 취득하며, 상기 축전지부로부터 축전지에서 출력 가능한 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 취득하고 상기 충전컨트롤러로 제어명령을 전송하며, 상기 중앙제어시스템과 통신하는 통신부(161); 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(162); 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(163); 인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하여 상기 충전컨트롤러를 제어하고, 상기 외부 전원입력부(170) 및 외부전원 출력부(180)를 제어하는 마이크로 컨트롤러(164); 및 부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 부하에 공급되는 전류 및 전압을 검출하여 상기 마이크로 컨트롤러(164)에 전달하는 소비전력상태측정부(165)를 포함하며, 상기 마이크로 컨트롤러(164)는 공급전력이 교류 전력인 경우 상기 공급전력이 교류 전원 공급부(163)로 공급되도록 상기 외부전원입력부(170)을 제어하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하여, 태양전지 어레이 출력전력, 부하의 소비전력 상태, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 측정하여 이들 중 하나 이상을 기초로 타 시스템으로 공급가능전력을 분석하여 공급 가능시 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보와 공급가능한 전력량에 관한 정보가 포함되는 것이 바람직하다.

다른 측면에서 본 발명은 듀얼 인버터를 구비한 2개 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성되는 소규모 전력망의 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급을 제어하는 중앙제어시스템으로, 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 상기 듀얼 인버터를 구비한 2개 이상의 독립형 태양광발전 시스템과 통신하는 통신부(210); 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 출력되는 전력을 선택적으로 입력받는 전력입력부(220); 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 입력된 전력을 선택적으로 듀얼 인버터를 구비한 제2 독립형 태양광발전 시스템으로 출력하는 전력출력부(230); 및 상기 통신부(210)를 통하여 상기 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급요청 메시지를 수신하여, 전력공급이 가능한 상기 제2 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급승인 메시지를 수신하여, 이에 따라, 전력입력부(220) 및 전력출력부(230)를 설정 및 제어하여, 상기 제1 독립형 태양광발전 시스템이 상기 제2 독립형 태양광발전 시스템에서 출력되어 입력되는 전원을 공급받도록 전원연결을 수행하는 전력입출력제어부(240);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 교류 전력 또는 직류 전력을 선택적으로, 중앙제어시스템으로부터 제공받거나 중앙제어시템으로 출력하도록 구성되며, 상기 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류전력인지를 식별하는 정보를 포함하여, 상기 전력공급승인 메시지에 따라, 상기 전원입력부(220)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 입력받도록 제어되고, 상기 전원출력부(230)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 출력하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 연결된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 시스템 상태정보를 생성하여 사전 설정된 주기로 상기 중앙제어시스템으로 전송하고, 상기 중앙제어시스템은, 상기 전력망내 시스템 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 시스템 상태정보를 모니터링하여, 전력공급요청 메시지를 수신하면 모니터링된 시스템 상태정보를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중앙제어시스템은, 전력공급요청 메시지를 수신하면 상기 전력망내 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 전체로 공급가능전력정보 요청 메시지를 전송하고, 이에 따라 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전송된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 메시지를 수신하여 이를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 충/방전의 반복으로 인한 독립형 태양광발전 시스템의 축전지의 수명단축의 문제를 해결하여 축전지의 사용수명을 연장할 수 있으며, 안정적인 전원의 공급이 가능하고, 인버터 등 각 구성의 사용수명이 연장되어 성능수명이 연장된 독립형 태양광발전 시스템, 구체적으로는, 태양전지 어레이의 출력전력 상태, 부하의 소비전력 상태, 축전지의 가용전력 상태. 에 따라 능동적으로 축전지의 전력공급과는 독립된 축전지와 연결된 인버터와는 별도의 인버터를 적용하여 함께 제어함으로써 축전지에 연결된 인버터의 작동 및 이에 따른 축전지의 충전/방전의 횟수를 줄임으로써 축전지의 사용수명과 안정적인 전원의 공급이 가능한, 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로, 효율적인 소규모 전력망의 구성 및 운영이 가능해 진다.

도 1은 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성된 소규모 전력망의 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 구성도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 자체 전력의 공급과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 기능 및 연결관계를 설명하기 위한 기능블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어시스템의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급과정을 예시한 절차도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급과정을 예시한 절차도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다.

이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

먼저, 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성되는 소규모 전력망을 설명한다.

도 1은 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성된 소규모 전력망의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 소규모 전력망은 2 이상(1~n)의 듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템(100)과 이들 각각에 독립적으로 전력선이 연계된 중앙제어시스템(200)으로 구성되며, 중앙제어시스템(200)은 듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템(100)과 유선 또는 무선 통신이 가능하며, 각 독립형 태양광발전 시스템(100) 및 중앙제어시스템(200)에는 자신을 식별할 수 있는 식별자(ID)가 사전 부여된다. 중앙제어시스템(200)은 독립형 태양광발전 시스템(100)으로부터 출력되는 교류 전력 또는 직류 전력을 독립적으로 입력받아 타 독립형 태양광발전 시스템(100)으로 출력할 수 있도록 각각 전력선이 연결구성되어 있다.

듀얼 인버터를 구비한 2 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성된 소규모 전력망의 운영에 있어, 부하의 연결에 따라, 부하 소비전력이 해당 독립형 태양광발전 시스템(100)의 공급가능전력 예컨대, 후술하는 충전커트롤러에서 컨트롤 유닛(160)으로 전송하는 발전상태정보에 포함된 태양전지 어레이 출력전력값 및 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력을 초과하는 경우, 또는 실시예에 따라서는 이들을 합한 값을 초과하는 경우 전력부족 발생으로 판단하여, 전력부족 발생에 따른 전력공급요청과 자신의 식별자를 포함한 메시지를 생성하여 중앙제어시스템(200)으로 전송하고, 중앙제어시스템(200)은 이외 독립형 태양광발전 시스템(100) 중 전력공급이 가능한 최적의 전력공급시스템을 결정하여, 결정된 독립형 태양광발전 시스템(100)에서 발전되거나 저장된 전력을 직류 전력 또는 교류 전력의 형태로 제공받아, 상기 전력부족이 발생한 독립형 태양광발전 시스템(100)으로 출력되도록 전력연결이 설정되어, 중앙제어시스템(200)을 중심으로 전력부족이 발생한 독립형 태양광발전 시스템(100)으로 전력공급이 가능한 최적의 독립형 태양광발전 시스템(100)으로부터의 전원이 연결되어 공급된다.

다음으로, 본 발명의 전력망을 구성하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템을 실시예로서 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 구성도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 자체 전력의 공급과정을 설명하기 위한 흐름도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 기능 및 연결관계를 설명하기 위한 기능블록도이다.

도2a를 참조하면, 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 독자적으로 부하에 전원을 공급하기 위한 구성으로, 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이(110), 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(120), 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(130), 상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(140), 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(150), 및 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(160)을 포함하여 구성되며, 상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하도록 구성된다.

이에 부가하여 타 독립형 태양광발전 시스템으로 공급되는 전원을 부하에 공급하거나 타 독립형 태양광발전 시스템으로 발전 또는 저장된 전원을 공급하기 위한 구성으로, 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 상기 중앙제어시스템(200)부터 공급되는 전력을 공급받는 외부 전원입력부(170) 및 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 전력을 상기 중앙제어시스템(200)으로 제공하는 외부전원 출력부(180)를 포함하여 구성된다.

도2a를 참조하면, 태양전지 어레이(110)는 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지며, 다수의 태양광 모듈이 직/병렬 형태로 연결되어 요구되는 출력인 생산전력을 출력하는 태양전지 어레이가 구성된다.

충전컨트롤러(120)는 기본적으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 축전지부(130)로 출력하는 기능을 수행하며, 데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 하기 제1 인버터로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 전부 출력하고 축전지부(130)로의 전기 에너지의 공급을 차단하거나, 축전지부(30)로의 전기 에너지의 공급을 차단하지 않고 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지의 일부 즉, 부하에서 소요되는 전력을 제1 인버터로 출력하고 남은 전력을 축전지부(130)로 공급하여 축전지에 저장할 수 있도록 제어된다.

상기 충전컨트롤러(120)는 데이터 컨트롤 유닛(160)의 작동제어의 기초가 되는 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지에 관한 정보를 포함하는 발전상태정보를 취득하여 데이터 컨트롤 유닛(160)으로 전송한다. 상기 발전상태정보에는 태양광 어레이 출력전력의 순시값 또는 이를 연산하기 위한 측정값을 포함한다.

충전컨트롤러(120)에서 취득되어 데이터 컨트롤 유닛(160)으로 제공되는 발전상태정보는 구체적으로, 태양광전지 어레이의 발전 전압 및 태양광전지 어레이의 발전 전류를 기본적으로 포함하며, 현재 상태의 축전지 전압(축전지전압), 현재 축전지에 제공되는 전압(충전전압), 현재 축전지에 제공되는 전류(충전전류), 축전지 온도, 충전컨트롤러의 방열판온도, 현재 태양전지 어레이에서 생산되는 전력의 소비전력(소비전력), PWM duty (축전지 충전이 PWM으로 행하여 지는 경우) 등의 정보를 포함할 수 있다.

또한, 충전컨트롤러(120)에는 과전압감지 회로(미도시)를 구비하여, 운전중 과도한 태양광이 입사되는 경우 즉, 기후의 변화로 적운층(cumulus cloud)구름이 형성될 때는 구름에 의한 태양빛의 산란효과로 일시적으로 태양광의 강도가 최대 1400watt/ 에 이르는 순간 등에 충전컨트롤러에서 전압을 감지하고 전류의 인입을 차단하여 전체시스템을 보호하도록 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 충전컨트롤러(120)는 축전지부에 전력을 공급할 때 일정한 정수 전압을 공급하지 않고 펄스 형태로 전압을 공급하여 그 충전되는 전력을 제한하는 것이 가능한 방식 즉, 축전지의 만 충전 지점에 이를수록 공급되는 펄스폭(듀티비)을 줄여서 과충전이 되지않도록 축전지를 보호하면서 충전이 이루어지도록 제어 가능한 PWM(Pulse width Modulation)방식으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, MPPT 충전방식 즉, 최대전력추적방식으로 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 구성될 수 있다. MPPT 충전방식은 ON/OFF방식이나 PWM방식과 달리, 태양전지에서 발생하는 전기의 전압과 축전지의 전압을 매치시켜 최대한의 충전효율을 얻어내는 방법이다.

나아가, 상술한, (1) 과전압, 과전류 방지 및 보호기능뿐만 아니라, 사용환경 등 요구사항에 따라, (2) 역전류 방지기능(해가 비치지 않는 흐린 날이나 야간에는 축전지 전압이 태양전지에서 발생되는 전압보다 높기 때문에 전기가 축전지에서 태양전지로 흘러 축전지가 방전된다. 이것을 방지하기 위하여 블로킹 다이오드(Blocking diode) 등을 직렬로 연결하여 전기가 항상 태양전지 어레이에서 축전지로만 흐르도록 한다.) (3) 과충전, 과방전(LVD:Low Voltage disconnection) 보호기능(즉, 축전지가 과충전되어 축전지 전압이 과도하게 높아지면 축전지 내부 전해질 속의 물이 산소와 수소로 분해되어 가스가 발생하게 되고 이 과정에서 증류수가 줄어들어 축전지가 폭발할 가능성이 있거나 축전지가 열화 되어 수명이 급속히 단축된다. 따라서 축전지의 충전전압이 일정한 전압에 도달하면 전류의 흐름을 차단시켜 과충전현상이 일어나지 않도록 한다. 또한 축전지의 특성상 기준 전압 이하로 소모되면 축전지의 수명이 단축되므로. 과방전방지기능(LVD기능)을 추가하여 축전지의 전압이 일정 전압 이하로 떨어지면 출력회로를 차단하고 다시 일정전압 이상으로 충전되었을 때 출력 전류의 흐름을 연결시켜 준다.) (4) 과부하 보호기능(즉, 충전컨트롤러는 일정 전류이상이 흐르면 데이터 컨트롤 유닛과의 통신을 통해 인버터 또는 축전지로 흐르는 전류를 차단한다.) (5) 밤과 낮의 구분동작(야간인식) 기능 (6) 축전지 상태 표시기능(led) (7) RS-232C 를 이용한 상태 데이터 전송기능 (8) 온도보상 기능(표준온도보다 편차가 1 도 차이 날 때마다 0.05V 를 보상) 기능의 하나 이상을 포함하여 구현되는 것이 바람직하다.

축전지부(130)는 축전지를 포함하여 상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하며, 충전컨트롤러에 의하여 충전이 제어되고, 후술하는 연결된 제2 인버터가 동작 제어됨에 따라, 제2 인버터가 가동되도록 제어되는 경우 저장된 전기 에너지를 부하 측으로 방전한다. 납축전지, 리튬이온 축전지 등 다양한 2차 전지가 사용될 수 있으며, 그 용량은 완충작용을 하고 지속적인 사용이 가능하도록 태양전지 어레이의 최대 출력보다 큰 예를들어, 1kw급 태양전지 어레이가 구성된 경우 3~4Kw급 용량의 축전지가 사용된다.

또한, 축전지부(130)는 데이터 컨트롤 유닛(160)으로 축전지부의 상태정보를 측정하여 데이터의 형태로 제공하도록 구현된다. 상기 출전지부의 상태정보에는 축전지의 가용출력 전력값 또는 이를 연산하기 위한 측정값을 포함한다. 가용출력 전력값은 순시값 또는 가용시간을 포함하는 시간값을 포함하는 형태로 연산될 수 있다. 데이터의 형태의 축전지부의 상태정보는 구체적으로, 축전지를 구성하는 Battery Pack 전체전압(예시 : 26.12, 단위 : [V]), Battery Pack 충방전전류(예시 : -123.3, 단위 : [A]), 가장 높은 전압을 가진 셀의 전압(예시 : 3.738, 단위 [V]), 가장 낮은 전압을 가진 셀의 전압(예시 : 3.729 단위 : [V]), 가장 높은 Point 온도(예시 : 37.75,), 가장 낮은 Point의 온도(예시 : 34.03,), Battery Pack SOC(예시 : 0, 단위 : [%]),과충전(Over Voltage) Byte(0은 정상, 1은 과충전), 과충전 알람(Over Voltage_1) Byte(0은 정상, 1은 과충전), 충전알람(Under Voltage_1) Byte(0은 정상, 1은 충전알람), 과방전(Under Voltage_2) Byte(0은 정상, 1은 과방전), 전압편차(Voltage Gap) Byte(0은 정상, 1은 비정상), 과열(Over Temperature) Byte(0은 정상, 1은 과열), 과전류(Over Current) Byte(0은 정상, 1은 과전류), 시스템 상태 Byte(0은 정상, 1은 비정상) 등의 형태로 구현된다.

본 발명의 제1 인버터(140)는 종래 독립형 태양광발전 시스템과는 달리, 축전지를 경유하지 않고 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 제1 인버터의 작동 여부(가동 또는 정지)는 데이터 컨트롤 유닛에 의하여 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 어레이 출력전력과, 부하의 소비전력, 상기 축전지부로부터의 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력에 기초하여 제어될 수 있다.

통상 제1 인버터(140)는 부하에 전력소모가 없는 경우 또는 측정된 부하의 소비전력이 부하의 전력소모가 있는 것으로 판단되는 최소 전력값 미만인 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 정지하도록 제어된다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 타 시스템으로 공급가능전력이 발생하므로 공급 가능 시로 판단되어 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송할 수 있다. 공급 가능한 전력은 직류 전력 및 교류 전력 모두가 되나, 요구되는 전력이 태양광 어레이 출력전력 및 축전지 가용 전력을 초과하는 경우에는 제2 인버터와 함께 작동하여 교류 전력을 공급하여야 하며, 이러한 내용은 공급 승인 메시지에 포함되어 전송된다.

부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능하므로 제2 인버터와 함께 정지되도록 제어될 수 있으며, 이 경우는 전력부족시로, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력받아 해당 전력이 부가되어 부하에 공급되며, 직류 전력의 공급시 제2 인버터(150)의 전단에 공급 전력이 연결되는 것이 바람직하며, 배터리 공급 직류 전력에 외부 공급 직류 전력이 부가되어 인버팅되므로 제2 인버터가 작동하며, 제1 인버터의 경우는 외부 공급전력이 부가된 총 전력이 부하의 소비전력을 충족시키지 못하여 이를 보충할 필요가 있는 경우에만 작동하는 것이 바람직하다.

부하의 소비전력 태양전지 어레이 출력전력 이상이며, 축전지 가용전력 미만인 경우, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 제1 인버터가 단독으로 정지되어, 제2 인버터만이 작동하도록 제어된다. 이 경우 부하로의 전기 에너지의 공급은 제2 인버터가 가동되어 축전지부로부터 이루어지며, 태양전지 어레이 출력전력은 축전지에 저장되도록 충전커트롤러가 제어될 수 있다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 타 시스템으로 공급가능전력이 발생하므로 공급 가능 시로 판단되어 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송할 수 있다. 공급 가능한 전력은 태양전지 어레이 출력전력인 직류 전력으로 이러한 내용은 공급 승인 메시지에 포함되어 전송된다.

한편, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지의 전력 미만인 경우에 제1 인버터가 가동되며, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 잉여 전력은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어될 수 있다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 타 시스템으로 공급가능전력이 발생하므로 공급 가능 시로 판단되어 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송할 수 있다.

부하로의 안전한 전원공급을 위하여 공급 가능한 전력은 축전지부로부터 출력되는 직류 전력과 이를 제2 인버터에 의하여 인버팅한 교류 전력으로만 결정되며, 교류 전력을 공급하여야 하는 경우 제2 인버터가 작동하게 된다. 이러한 내용은 공급 승인 메시지에 포함되어 전송된다.

측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합 이하인 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 상기 제1 인버터가 상기 제2 인버터와 함께 가동되도록 제어되고, 잉여 전력은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어될 수도 있다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하더라도 부하로의 안전한 전원공급을 위하여 공급 불가능 시로 판단한다.

제2 인버터(150)는 상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하며, 제1 인버터와 마찬가지로 제2 인버터의 작동 여부(가동 또는 정지)는 데이터 컨트롤 유닛에 의하여 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 어레이 출력전력과, 부하의 소비전력, 상기 축전지부로부터의 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력에 기초하여 제어된다.

제2 인버터(150)는 부하에 전력소모가 없는 경우 또는 측정된 부하의 소비전력이 부하의 전력소모가 있는 것으로 판단되는 최소 전력값 미만인 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 정지하도록 제어된다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 타 시스템으로 공급가능전력이 발생하므로 공급 가능 시로 판단되어 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송할 수 있다. 공급 가능한 전력은 직류 전력 및 교류 전력 모두가 되나, 요구되는 전력이 태양광 어레이 출력전력 및 축전지 가용 전력을 초과하는 경우에는 제1 인버터와 함께 작동하여 교류 전력을 공급하여야하며, 이러한 내용은 공급 승인 메시지에 포함되어 전송된다. .

또한, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합을 초과하는 경우 부하의 구동이 불가능하므로 제1 인버터와 함께 정지되도록 제어될 수 있으며, 이 경우는 전력부족시로, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력받아 해당 전력이 부가되어 부하에 공급되며, 직류 전력의 공급시 제2 인버터(150)의 전단에 공급 전력이 연결되는 경우 즉, 배터리 공급 직류 전력에 외부 공급 직류 전력이 부가되어 인버팅되는 경우 제2 인버터(150)가 작동하게 된다.

부하의 소비전력이 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력이상이고 축전지 가용전력 이하인 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 상기 제2 인버터만이 가동되도록 제어되며, 이 경우 제2 인버터가 가동되어 축전지의 전기 에너지가 부하로 공급되고, 태양전지 어레이 출력전력는 축전지에 저장되도록 충전커트롤러가 제어된다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 타 시스템으로 공급가능전력이 발생하므로 공급 가능 시로 판단되어 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송할 수 있다.

부하로의 안전한 전원공급을 위하여 공급 가능한 전력은 태양전지어레이로부터 출력되는 직류 전력 또는 이를 제1 인버터에 의하여 인버팅한 교류 전력으로만 결정되는 것이 바람직하며, 교류 전력을 공급하여야 하는 경우 제1 인버터가 작동하게 된다. 이러한 내용은 공급 승인 메시지에 포함되어 전송된다.

한편, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합 이하인 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지가 없으면, 상기 제2 인버터가 상기 제1 인버터와 함께 가동되도록 제어되며, 잉여 전력은 축전지에 충전되도록 충전컨트롤러가 제어된다.

이 경우 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하더라도 부하로의 안전한 전원공급을 위하여 공급 불가능 시로 판단한다.

또한, 통상 축전지에 저장된 전기 에너지의 전력은 태양전지 어레이의 출력전력보다 큰 값을 가지며, 부하의 소비전력이 태양전지 어레이의 출력전력을 초과하여 축전지의 출력전력을 초과하는 경우 제1 인버터 및 제2 인버터 모두 가동하여, 일시적으로 또는 가능한 시간 범위에서 태양전지 어레이의 출력전력과 축전지에 저장된 전기 에너지를 동시에 부하에 제공하도록 제어되도록 하며, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하는 경우 외부로 공급가능한 전력은 가능한 사용중인 부하에 제공되는 전력을 배제하는 방식으로 구현된 것이다,

데이터 컨트롤 유닛(160)은 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하며 상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하도록 구성되며,상기 중앙제어시스템(200)부터 공급되는 전력을 공급받는 외부 전원입력부(170)와및 전력을 상기 중앙제어시스템(200)으로 제공하는 외부전원 출력부(180)를 제어한다.

이를 위하여 상기 충전컨트롤러(120)에서 취득된 발전상태정보에 포함된 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지의 순시 전류와 전압으로부터 태양전지 어레이 출력전력을 연산하고, 부하의 측정된 부하로 공급되는 전류 및 전압 값으로부터 부하의 소비전력을 연산하며, 축전지부(130) 또는 충전컨트롤러(120)에서 취득되는 축전지의 상태정보 등 축전지 관련 정보로부터 축전지 가용출력을 연산한다.

도 2b를 참조하여, 본 발명의 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 독자적으로 부하에 전원을 공급하는 과정을 설명하면, 독립형 태양광발전 시스템은 상기 기본 구성이 각각 제어되어 태양 전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력을 측정하는 태양전지 어레이 출력전력 모니터링 과정(S10), 상기 태양광발전 시스템에 연결된 부하의 소비전력을 측정하여 이에 따라 부하의 소비 전력 상태를 판단하는 소비 전력 상태 모니터링 과정(S20), 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 연산하는 축전지 가용 전력 모니터링 과정(S30), 상기 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값에 기초하여, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어하는 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 과정(S40) 및 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 출력되는 교류 전력을 부하에 공급하는 부하 전력 공급 제어 과정(S50)을 수행하여 자체 발전 또는 저장된 전기에너지를 부하에 공급하도록 구성된다.

태양전지 어레이 출력전력 모니터링 과정(S10)에 있어 태양전지 어레이 출력전력은 충전컨트롤러(120)에서 발전상태정보에 포함되어 데이터 컨트롤 유닛(160)에 전송되는 정보 데이터에 의하여 연산되며, 데이터 컨트롤 유닛(160)은 상기 발전상태정보에 포함된 정보 데이터로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기에너지인 태양전지 어레이 출력전력을 연산함으로써 수행된다.

부하 소비전력 상태 모니터링 과정(S20)은 소비전력상태 측정부(165)로부터 부하소비전력상태정보를 수신하여, 이로부터 부하소비전력을 연산하는 방법으로 수행된다.

축전지상태 모니터링 과정(S30)은 축전지부로부터 축전지의 상태정보를 수신하여 이를 단독으로 분석하거나, 발전상태정보에 포함된 축전지 관련정보를 부가하여, 축전지 가용출력의 순시값 및/또는 가용 시간 값을 연산하는 방식으로 수행된다.

듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 과정(S50)에서 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 부하에서 소비되는 부하소비전력과 태양전지 어레이 출력전력 및 축전지 가용출력을 비교하여, 무부하 상태, 태양전지 어레이 출력전력 미만상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상상태의 소비전력상태, 태양전지 어레이 출력전력 이상 축전지 가용출력전력 이하 상태, 축전지 가용출력전력 초과 총 가능전력 이하 상태, 총 공급 가능전력 초과상태 등을 구분하여, 제1 인버터 및 제2 인버터와 축전지부의 충/방전을 제어한다. 또한, 순시적으로 모니터링되어 연산되는 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력 값의 변화에 따라 위 상태를 판단하고, 능동적으로 제1 인버터 및 제2 인버터와 축전지부의 충/방전의 순시적인 제어를 수행하도록 구성된다.

예컨데, 소비전력 값으로부터, 무부하 상태여부를 판단하여, 측정된 부하의 소비전력이 사전 설정된 최소 전력값, 즉, 최소 측정 가능값 예컨데 1kw 미만인 경우, 무부하 상태로 판단하고, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고, 태양전지 어레이 출력전력이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있으며, 무부하 상태가 아닌 경우, 듀얼 인버터 및 축전지 충전/방전 제어 단계(S40)는 측정된 태양전지 어레이 출력전력, 상기 측정된 부하의 소비전력, 연산된 축전지 가용전력을 비교하는 과정을 수행하여 이에 기초하여 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 상기 축전지부의 전기 에너지의 충전/방전을 제어할 수 있다. 또한, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력 미만인 경우 상기 제2 인버터의 가동을 정지하고 상기 제1 인버터가 가동되도록 제어하며, 태양전지 어레이 출력전력과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수도 있다.

나아가, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력 이상이면, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력이상이고 축전지 가용전력 이하인 경우 상기 제1 인버터의 가동이 정지하고 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하며, 이 경우 태양전지 어레이 출력전력이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있고, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합 이하인 경우 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터가 가동되도록 제어하며, 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합과 상기 부하의 소비전력의 차이인 잉여전력이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합을 초과한다면, 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터의 가동이 정지되도록 제어하며, 부하의 전력공급이 불가능한 상태이므로, 태양전지 어레이 출력전력이 상기 축전지부에 충전되도록 상기 충전컨트롤러를 제어할 수 있다.

한편, 전력망 내에서 타 독립형 태양광발전 시스템과 연계된 제어를 설명하면, 상기 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보 중 하나 이상을 기초로 전력부족 여부를 결정하여, 전력부족 시, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력도록, 상기 외부 전원입력부(170)의 연결 설정을 제어하고 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어한다.

전력공급요청 메시지의 전송에 따라 중앙제어시스템으로부터 전송되는 공급전력 정보를 포함하는 전력공급승인 메시지가 수신되며, 상기 공급전력 정보에 따라 중앙제어시스템으로부터의 전력을 공급받도록 상기 외부 전원입력부(170)를 설정 및 제어하게 되며, 상기 공급전력 정보에 공급되는 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보가 포함되어, 공급전력이 직류 전력인 경우 제1 인버터, 제2 인버터, 축전지부 중 선택된 하나로 상기 직류 전력을 공급하도록 상기 외부전원입력부(170)를 연결설정 및 제어한다.

데이터 컨트롤 유닛(160)은, 상술한 바와 같이, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하면, 태양전지 어레이 출력전력, 부하의 소비전력 상태, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 측정하여 이들 중 하나 이상을 기초로 타 시스템으로 공급가능전력을 분석하여 공급 가능여부를 판단하며 공급 가능시 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다. 이 경우 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보와 공급가능한 전력량에 관한 정보가 포함될 수 있다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 컨트롤 유닛의 기능 및 연결관계를 설명하면, 데이터 컨트롤 유닛(160)은 상기 충전컨트롤러로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 태양전지 어레이 출력전력을 포함하는 발전상태정보를 취득하며, 상기 축전지부로부터 축전지에서 출력 가능한 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 취득하고 상기 충전컨트롤러로 제어명령을 전송하며, 상기 중앙제어시스템과 통신하는 통신부(161), 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(162), 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(163), 및 인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하여 상기 충전컨트롤러를 제어하고, 상기 외부 전원입력부(170) 및 외부전원 출력부(180)를 제어하는 마이크로 컨트롤러(64)로 구성된다.

또한, 부하의 접속 상태 및 부하에서 소비되는 소비전력을 측정하는 소비전력상태 측정하는 소비전력상태측정부(165)를 포함하며, 독립형 태양광발전 시스템의 사용자 조작 입력과 각종 상태정보의 표시를 위한 사용자 인터페이스(166)을 포함한다.

제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(162)는 마이크로 컨트롤러(164)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 각각에 연결된 릴레이 회로를 제어하여 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 상기 충전컨트롤러로 또는 축전지부로부터 공급되는 직류 전력을 온/오프시키는 릴레이 구동 회로를 포함하여 구현될 수 있다.

실시예에 따라서는, 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(162)는 마이크로 컨트롤러(164)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 출력단의 전력 연결을 온/오프시키는 방식으로 구현될 수도 있으며, 이 경우 제1 인버터 및 제2 인버터가 동시에 작동하여 부하에 교류전력을 공급하는 경우, 각 인버터 내부의 발진자(미도시) 등을 제어하여 각 인버터의 출력 교류전력이 동기화되도록 구현된다. 또한, 교류 출력단의 온/오프에 따라 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동이 교류 전력의 선택적 공급과 함께 제어될 수 있다.

상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(163)는 제1 인버터 및 제2 인버터의 변환된 교류 전력을 입력받아 마이크로 컨트롤러(164)에서 생성된 제어신호 형태의 제어명령에 따라, 부하에 교류 전력을 공급하며, 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동 즉, 제1 인버터로 상기 충전컨트롤러로에서 공급되는 직류 전력의 온/오프 및 제2 인버터로 상기 축전지부로부터 공급되는 직류 전력을 온/오프시키는 제어와 연동하여 동작하도록 구현되거나, 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 출력단의 전력 연결을 온/오프시키는 방식으로 구현되는 경우 이와 연동하도록 구형될 수 있다

교류 전원 공급부(163)는 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 공급되는 교류 전력을 부하로 수동적으로 전달하는 단순한 전력인터페이스 형태로 구현되거나 생략된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(164)에 의하여 제어되어 제1 인버터 및 제2 인버터의 작동과 연동하여 능동적으로 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상의 교류 전력을 선택하여 부하에 제공하는 다접점 AC 스위치의 형태로 구현될 수 있다.

교류 전원 공급부(163)는 외부 전원입력부(170)를 통하여 교류 전력이 입력되는 경우 이를 그대로 부하에 전달하거나, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 공급되는 교류 전력에 부가하여 부하에 제공하기 위한 동기 회로 등을 포함하여, 제1 인버터 및 제2 인버터의 하나 이상으로부터 공급되는 교류 전력과 외부 전원입력부(170)를 통하여 교류 전력을 합하여 부하에 전달하도록 구성될 수 있다.

마이크로 컨트롤러(164)는 발전상태정보, 부하 소비전력정보, 축전지 상태정보를 해석하여 인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하도록 제어하며, 상기 발전상태정보 등에 포함된 태양전지 어레이로부터 출력되는 전기 에너지인 태양전지 어레이 출력전력과 소비전력상태측정부(165)에서 제공되는 부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 측정된 부하에 공급되는 전류 및 전압으로부터 연산되는 소비전력, 축전지부의 가용출력전력에 기초하여 상술한 각 상태를 결정하고, 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작 및 축전지의 충전/방전을 제어한다.

아울러, 외부 전원입력부(170) 및 외부전원 출력부(180)를 중앙제어시스템(200)으로부터의 메시지에 포함된 정보에 따라 제어한다. 예컨데, 상기 마이크로 컨트롤러(164)는 공급전력이 교류 전력인 경우 상기 공급전력이 교류 전원 공급부(163)로 공급되도록 상기 외부전원입력부(170)을 제어하거나, 공급전력이 직류 전력인 경우 사전 설정된 방식으로 제1 인버터, 제2 인버터, 축전지부 중 선택된 하나로 상기 직류 전력을 공급하도록 연결설정 및 제어를 수행한다.

또한, 이를 위하여, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하여, 태양전지 어레이 출력전력, 부하의 소비전력 상태, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 측정하여 이들 중 하나 이상을 기초로 타 시스템으로 공급가능전력을 분석하여 공급 가능시 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송하도록 하거나, 상기 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보 중 하나 이상을 기초로 전력부족 여부를 결정하여, 전력부족 시, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 생성하여 전송하도록 한다.

소비전력상태측정부(165)는 부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 부하에 공급되는 전류 및 전압을 검출하여 컨트롤러(164)에 전달하며, 전류의 측정은 CT(current transformer)를 사용하여 부하에 흐르는 유도전류를 취득한 다음 정류회로를 거쳐 특정로직에 의하여 변환하여 감지하는 방식이 상용되며, 전압감지회로를 포함하여 구현되어 전압을 검출하여 마이크로 컨트롤러(164)에 전달한다. 실시예에 따라서는, 측정된 전류와 전압을 기초로 소비전력을 연산한 뒤 이를 마이크로 컨트롤러(164)에 전달하도록 구성될 수도 있다.

이어, 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어시스템(200)을 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어시스템의 기능 블록도로서, 도 4를 참조하면, 중앙제어시스템(200)은 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 상기 듀얼 인버터를 구비한 2개 이상의 독립형 태양광발전 시스템과 통신하는 통신부(210), 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 출력되는 전력을 선택적으로 입력받는 전력입력부(220), 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 입력된 전력을 선택적으로 듀얼 인버터를 구비한 제2 독립형 태양광발전 시스템으로 출력하는 전력출력부(230); 및 상기 통신부(210)를 통하여 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급요청 메시지를 수신하여, 전력공급이 가능한 상기 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급승인 메시지를 수신하여, 이에 따라, 전력입력부(220) 및 전력출력부(230)를 설정 및 제어하여, 상기 독립형 태양광발전 시스템이 타 독립형 태양광발전 시스템에서 출력되어 입력되는 전원을 공급받도록 전원연결을 수행하는 전력입출력제어부(240)로 구성된다.

이를 위하여,전력입력부(220) 및 전력출력부(230)는 각 독립형 태양광발전 시스템에 대하여 독립적으로 연결 및 차단이 가능하며, 각각으로부터의 직류전원과 교류전원을 독립적으로 입력 또는 출력제어하도록 구성된다. 이는 전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 각각 독립적으로 개패가능한 릴레이회로의 형태로 구현될 수 있다.

상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 교류 전력 또는 직류 전력을 선택적으로, 중앙제어시스템(200)으로부터 제공받거나 중앙제어시템(200)으로 출력하도록 구성되므로, 상기 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류전력인지를 식별하는 정보를 포함하여, 상기 전력공급승인 메시지에 따라, 상기 전원입력부(220)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 입력받도록 제어되고, 상기 전원출력부(230)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 출력하도록 제어된다.

도 5에서와 같이, 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 연결된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 시스템의 상태정보를 생성하여 사전 설정된 주기로 상기 중앙제어시스템으로 전송하는 경우, 상기 중앙제어시스템은, 상기 전력 망내 시스템 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 시스템 상태정보를 모니터링하며, 특정 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급요청 메시지를 수신하면 모니터링된 시스템 상태정보를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하도록 구성될 수 있다.

또한, 도 6에서와 같이, 상태정보를 모니터링을 하지 않거나, 이와 병행하여, 상기 중앙제어시스템은, 전력공급요청 메시지를 수신하면 상기 전력망내 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 전체로 공급가능전력정보 요청 메시지를 전송하고, 이에 따라 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전송된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 정보를 수신하여 이를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하는 방식으로 구현될 수도 있다.

이어, 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급과정을 상술한 바와 중복되지 않는 범위에서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급과정을 예시한 절차도이다. 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급과정을 예시한 절차도이다.

도 5의 실시예의 경우 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 연결된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 시스템의 상태정보를 생성하여 사전 설정된 주기로 상기 중앙제어시스템으로 전송하며, 상기 중앙제어시스템은, 상기 전력 망내 시스템 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 시스템 상태정보를 모니터링하는 경우의 전력공급과정이다.

도 5를 참조하면, 전력망내 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 상술한 시스템 상태정보를 생성하여(510) 중앙제어시스템(200)으로 주기적으로 전송하며, 중앙제어시스템(200)은 이를 모니터링한다(511). 시스템 상태정보에는 태양전지 어레이 출력전력과, 부하의 소비전력, 상기 축전지부로부터의 축전지의 상태정보로부터 연산되는 축전기 가용 출력전력이 그대로 상태정보로서 제공될 수 있고, 실시예에 따라서는 이들로부터 판단되는 상술한 무부하 상태, 부하의 소비전력 태양전지 어레이 출력전력 이상이며, 축전지 가용전력 미만인 상태, 측정된 부하의 소비전력이 태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지의 전력 미만인 상태, 측정된 부하의 소비전력이 축전지 가용전력보다 크고, 태양전지 어레이 출력전력과 축전지 가용전력의 합 이하인 상태 등으로 결정된 상태정보일 수도 있다.

전력망 내 특정 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템(제1 시스템)에서 전력부족의 발생된 것으로 판단되면(520)되면, 제1 시스템은 전력공급요청 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(521). 전력공급요청 메시지에는 상기 제1 시스템에 사전 할당된 식별자가 포함되며, 실시예에 따라서는 부족한 적력의 전력량 및/또는 필요한 전력의 형태 즉, 교류 전력 또는 직류 전력에 관한 정보가 포함된다.

중앙제어시스템에서 상기 전력공급요청 메시지를 수신하면(530), 모니터링된 상태정보를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정한다(531). 최적의 전력공급시스템의 결정에는 무부하 상태의 경우 최 우선순위를 가지게 되며, 이어 부하가 있더라도 잉여 전력의 전력량이 많은 것으로 판단되는 경우 등이 차순위가 되고, 또는 필요한 전력의 형태로 요청된 전력의 공급이 가능한 시스템을 우선순위로 놓는 방식 등이 복합적으로 사용된다.

최적의 전력공급시스템이 결정되면 전력공급요청 메시지를 생성하여 해당 전력망내 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템(제i 시스템)에 전송한다(532).

전력공급요청 메시지를 수신한(540) 제i 시스템은 자신의 공급가능전력을 분석하고(541), 분석결과 공급가능한 전력의 형태(즉, 교류 전력 또는 직류 전력) 및 공급가능한 전력량의 정보를 파악하여 이를 포함하는 승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(542).

중앙제어시스템에서 상기 승인 메시지를 수신하면(550), 제1 시스템으로 공급가능한 전력의 형태(즉, 교류 전력 또는 직류 전력) 및 공급가능한 전력량의 정보를 포함하는 설정 메시지 생성하여 전송하며, 제1 시스템은 이를 수신하면(560) 이에 따라 외부 전원입력부를 설정하고(561), 설정이 완료되어 외부 전원입력의 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(562). 한편, 중앙제어시스템에서 상기 승인 메시지를 수신하면(550) 제i 시스템으로 상기 승인 메시지의 수신을 확인하는 메시지를 생성하여 전송하게 되며(551), 이를 수신한 제i 시스템은 외부전원 출력부를 설정하고(571), 설정이 완료되어 외부 전원 출력의 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(572).

중앙제어시스템에서 제1 시스템 및 제i 시스템으로부터 각각 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하면(580), 공급되는 전력형태에 따라, 전원 입력부(220) 및 전원출력부(230)의 연결 설정 및 제어를 수행하여(581) 제1 시스템 및 제i 시스템간의 전원을 연결하고, 제i 시스템으로부터 제1 시스템으로 전력이 공급되도록 한다(582).

도 6의 실시예의 경우 상태정보를 모니터링을 하지 않는 경우의 전력공급과정이다.

도 6을 참조하면, 전력망 내 특정 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템(제1 시스템)에서 전력부족의 발생된 것으로 판단되면(610)되면, 제1 시스템은 전력공급요청 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(611). 전력공급요청 메시지에는 상기 제1 시스템에 사전 할당된 식별자가 포함되며, 실시예에 따라서는 부족한 적력의 전력량 및/또는 필요한 전력의 형태 즉, 교류 전력 또는 직류 전력에 관한 정보가 포함된다.

중앙제어시스템에서 상기 전력공급요청 메시지를 수신하면(620), 전력망내 모든 시스템으로 공급가능한 전력정보를 요청하는 메시지를 생성하여 전송한다 (621). 전력망내 시스템에서 상기 메시지를 수신하면(630), 각각 자신의 공급가능전력을 분석하고(631), 분석결과 공급가능한 전력의 형태(즉, 교류 전력 또는 직류 전력) 및 공급가능한 전력량의 정보를 파악하여 이를 포함하는 자신의 상태정보 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(632). 상태정보는 도 5의 실시예와 동일 방식의 내용을 포함할 수 있다.

중앙제어시스템에서 상기 상태정보 메시지를 수신하면(640), 수신된 상태정보를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정한다(641). 최적의 전력공급시스템의 결정에는 무부하 상태의 경우 최 우선순위를 가지게 되며, 이어 부하가 있더라도 잉여 전력의 전력량이 많은 것으로 판단되는 경우 등이 차순위가 되고, 또는 필요한 전력의 형태로 요청된 전력의 공급이 가능한 시스템을 우선순위로 놓는 방식 등이 복합적으로 사용된다.

최적의 전력공급시스템이 결정되면 전력공급요청 메시지를 생성하여 결정된 전력망내 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템(제i 시스템)에 전송한다(642).

전력공급요청 메시지를 수신한(650) 제i 시스템은 이를 승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(651).

중앙제어시스템에서 상기 승인 메시지를 수신하면(660), 제1 시스템으로 공급가능한 전력의 형태(즉, 교류 전력 또는 직류 전력) 및 공급가능한 전력량의 정보를 포함하는 설정 메시지 생성하여 전송하며, 제1 시스템은 이를 수신하면(670) 이에 따라 외부 전원입력부를 설정하고(671), 설정이 완료되어 외부 전원입력의 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(672). 한편, 중앙제어시스템에서 승인 메시지를 제i 시스템으로는 상기 승인 메시지의 수신을 확인하는 메시지를 생성하여 전송하게 되며(660), 이를 수신한(680) 제i 시스템은 외부전원 출력부를 설정하고(681), 설정이 완료되어 외부 전원 출력의 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송한다(682).

중앙제어시스템에서 제1 시스템 및 제i 시스템으로부터 각각 준비가 완료되었음을 알리는 메시지를 수신하면(690), 공급되는 전력형태에 따라, 전원 입력부(220) 및 전원출력부(230)의 연결 설정 및 제어를 수행하여(691) 제1 시스템 및 제i 시스템간의 전원을 연결하고, 제i 시스템으로부터 제1 시스템으로 전력이 공급되도록 한다(692).

제i 시스템으로부터 제1 시스템으로 전력이 공급은 제1 시스템에서 더 이상 외부 전원입력이 필요없는 상태가 되거나 관리자에 의하여 중단이 요청된 경우 또는 제i 시스템에서 외부 전력의 출력이 가능하지 않거나 관리자에 의하여 중단이 요청된 경우, 각 시스템은 중앙제어시스템으로 이를 알리는 메시지를 전송하고, 중앙제어시스템은 전력 공급의 중단을 알리는 메시지를 각 시스템으로 전송한 뒤 전원 입력부(220) 및 전원출력부(230)의 연결 설정을 제어하여 중단되게 된다.

상술한 예시적인 시스템 및 이의 제어방법에서, 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 독립형 태양광발전 시스템 200: 중앙 제어시스템
110: 태양전지 어레이 120: 충전컨트롤러
130: 축전지부 140: 제1 인버터
150: 제2 인버터 160: 데이터 컨트롤 유닛
170: 외부 전원 입력부 180: 외부 전원 출력부

Claims (10)

1. 태양광발전 시스템의 외부의 중앙 제어시스템(200)을 통하여 타 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템과 연계되는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템에 있어서,
   입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 태양전지 어레이(110);
   태양전지 어레이에서 출력되는 전기 에너지를 축전지에 저장하도록 출력하는 충전컨트롤러(120);
   상기 충전컨트롤러에 연결되어 충전컨트롤러로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 축전지를 포함하는 축전지부(130);
   상기 충전컨트롤러에 연결되어 상기 충전컨트롤러로부터 전기 에너지를 공급받아 사전 설정된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제1 인버터(140);
   상기 축전지부에 연결되어 상기 축전지로부터 전기 에너지를 공급받아 교류 전력으로 변환하여 출력하는 제2 인버터(150);
   상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하며, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 선택적으로 부하에 제공하는 되도록 상기 충전컨트롤러, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터의 동작을 제어하는 데이터 컨트롤 유닛(160);
   데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 상기 중앙제어시스템(200)부터 공급되는 전력을 공급받는 외부 전원입력부(170); 및
   데이터 컨트롤 유닛(160)의 제어 명령에 따라, 전력을 상기 중앙제어시스템(200)으로 제공하는 외부전원 출력부(180); 를 포함하여,
   상기 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보 중 하나 이상을 기초로 전력부족 여부를 결정하여, 전력부족 시, 중앙제어시스템(200)으로 전력공급요청 메시지를 전송하여, 이에 따라 중앙제어시스템(200)으로부터 공급되는 전력을 상기 외부 전원입력부(170)를 통하여 입력받는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은, 상기 전력공급요청 메시지의 전송에 따라 중앙제어시스템으로부터 전송되는 공급전력 정보를 포함하는 전력공급승인 메시지를 수신하여, 상기 공급전력 정보에 따라 중앙제어시스템으로부터의 전력을 공급받도록 상기 외부 전원입력부(170)를 설정 및 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 공급전력 정보는 공급되는 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보를 포함하며, 상기 외부전원입력부(170)는 공급전력이 직류 전력인 경우 제1 인버터, 제2 인버터, 축전지부 중 선택된 하나로 상기 직류 전력을 공급하도록 설정 및 제어되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은,
   상기 충전컨트롤러로부터 태양전지 어레이로부터 출력되는 태양전지 어레이 출력전력을 포함하는 발전상태정보를 취득하며, 상기 축전지부로부터 축전지에서 출력 가능한 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 취득하고 상기 충전컨트롤러로 제어명령을 전송하며, 상기 중앙제어시스템과 통신하는 통신부(161);
   제1 인버터 및 제2 인버터의 작동을 제어하는 인버터 작동 제어부(162);
   상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 변환된 교류 전력 중 하나 이상을 부하에 제공하도록 제어되는 교류 전원 공급부(163);
   인버터 작동 제어부 및 교류 전원부의 동작을 제어하고 상기 제어명령을 생성하여 상기 통신부를 통하여 충전컨트롤러로 전송하여 상기 충전컨트롤러를 제어하고, 상기 외부 전원입력부(170) 및 외부전원 출력부(180)를 제어하는 마이크로 컨트롤러(164); 및
   부하에서 소비되는 소비전력의 연산에 필요한 부하에 공급되는 전류 및 전압을 검출하여 상기 마이크로 컨트롤러(164)에 전달하는 소비전력상태측정부(165)를 포함하여,
   상기 마이크로 컨트롤러(164)는 공급전력이 교류 전력인 경우 상기 공급전력이 교류 전원 공급부(163)로 공급되도록 상기 외부전원입력부(170)을 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 데이터 컨트롤 유닛(160)은, 중앙제어시스템(200)으로부터 전력공급요청메시지를 수신하여, 태양전지 어레이 출력전력, 부하의 소비전력 상태, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력을 측정하여 이들 중 하나 이상을 기초로 타 시스템으로 공급가능전력을 분석하여 공급 가능시 전력공급승인 메시지를 생성하여 중앙제어시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류 전력인지를 식별하는 정보와 공급가능한 전력량에 관한 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템.
7. 듀얼 인버터를 구비한 2개 이상의 독립형 태양광발전 시스템으로 구성되는 소규모 전력망의 독립형 태양광발전 시스템간의 전력공급을 제어하는 중앙제어시스템에 있어서,
   전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 상기 듀얼 인버터를 구비한 2개 이상의 독립형 태양광발전 시스템과 통신하는 통신부(210);
   전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 출력되는 전력을 선택적으로 입력받는 전력입력부(220);
   전력 입출력 제어부(240)의 제어에 따라 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 입력된 전력을 선택적으로 듀얼 인버터를 구비한 제2 독립형 태양광발전 시스템으로 출력하는 전력출력부(230); 및
   상기 통신부(210)를 통하여 상기 듀얼 인버터를 구비한 제1 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급요청 메시지를 수신하여, 전력공급이 가능한 상기 제2 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전력공급승인 메시지를 수신하여, 이에 따라, 전력입력부(220) 및 전력출력부(230)를 설정 및 제어하여, 상기 제1 독립형 태양광발전 시스템이 상기 제2 독립형 태양광발전 시스템에서 출력되어 입력되는 전원을 공급받도록 전원연결을 수행하는 전력입출력제어부(240);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 교류 전력 또는 직류 전력을 선택적으로, 중앙제어시스템으로부터 제공받거나 중앙제어시템으로 출력하도록 구성되며, 상기 전력공급승인 메시지에는 공급가능한 전력이 교류 전력인지 직류전력인지를 식별하는 정보를 포함하여, 상기 전력공급승인 메시지에 따라, 상기 전원입력부(220)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 입력받도록 제어되고, 상기 전원출력부(230)는 교류 전력 또는 직류전력을 선택적으로 출력하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템.
9. 제8 항에 있어서,.
   상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템은 연결된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 시스템의 상태정보를 생성하여 사전 설정된 주기로 상기 중앙제어시스템으로 전송하고,
   상기 중앙제어시스템은, 상기 전력망내 시스템 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템의 시스템 상태정보를 모니터링하여, 전력공급요청 메시지를 수신하면 모니터링된 시스템 상태정보를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하는 것을 특징으로 하는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 중앙제어시스템은, 전력공급요청 메시지를 수신하면 상기 전력망내 상기 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 전체로 공급가능전력정보 요청 메시지를 전송하고, 이에 따라 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템으로부터 전송된 부하의 소비전력 상태, 태양전지 어레이 출력전력, 및 축전지에서 출력 가능한 축전지 가용전력의 연산에 필요한 정보를 포함하는 배터리상태정보를 포함하는 정보를 수신하여 이를 기초로 최적의 전력공급시스템을 결정하는 것을 특징으로 하는 소규모 전력망의 전력을 제어하는 중앙제어시스템.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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