KR20150078009A - Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System - Google Patents

Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System Download PDF

Info

Publication number
KR20150078009A
KR20150078009A KR1020130167026A KR20130167026A KR20150078009A KR 20150078009 A KR20150078009 A KR 20150078009A KR 1020130167026 A KR1020130167026 A KR 1020130167026A KR 20130167026 A KR20130167026 A KR 20130167026A KR 20150078009 A KR20150078009 A KR 20150078009A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
voltage
current
energy storage
storage system
Prior art date
Application number
KR1020130167026A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101549313B1 (en
Inventor
오승진
김태형
권병기
Original Assignee
주식회사 포스코아이씨티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코아이씨티
Priority to KR1020130167026A priority Critical patent/KR101549313B1/en
Publication of KR20150078009A publication Critical patent/KR20150078009A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101549313B1 publication Critical patent/KR101549313B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

A battery energy storage system according to an embodiment of the present invention is able to prevent a circulating current from occurring among a plurality of power converters when operating in an independent operating mode. The battery energy storage system includes: N power converters which supply power provided from a system and operates in a first operating mode supplying the power provided from a battery management apparatus in connection to the system and operates in a second operating mode directly supplying the power provided from the battery management apparatus in non-connection to the system; and a control unit which calculates sharing energy of the power converters based on charging or discharging power of the power converters and the number of the power converters when the power converters operate in the second operating mode. The N power converters include: a current control type power converter controlling a first output voltage to have the first output current applied to load based on the sharing energy when operating in the second operating mode; and a voltage control type power converter which controls a second output voltage to have a constant voltage applied to the load when operating in the second operating mode but reduces the second output voltage in stages if a second output current becomes greater than or equal to a threshold value.

Description

배터리 에너지 저장 시스템 및 배터리 에너지 저장 시스템의 운전 방법{Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System}[0001] The present invention relates to a battery energy storage system and a battery energy storage system,

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system, and more particularly, to a battery energy storage system and a control method thereof.

에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 발전 출력의 제어가 불가능한 풍력이나 태양광과 같은 신재생 에너지를 기존 전력망에 부담 없이 연결하고 전력 소비 패턴에 따라 에너지를 충전 또는 방전 하는 역할을 한다.The energy storage system (ESS) connects renewable energy such as wind power and solar power, which can not control the power generation output, to the existing power network, and charges or discharges energy according to the power consumption pattern.

특히, 2차 전지를 이용하는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS: Battery Energy Storage System)은 계통의 전압 및 주파수 안정화를 위해 사용될 뿐만 아니라, 풍력이나 태양광과 같이 발전량이 일정하지 않은 신재생 에너지 발전 시스템과 연계하여 잉여 에너지를 저장하고, 피크 부하 또는 계통 사고 발생시 배터리에 저장된 에너지를 방전하여 부하에 에너지를 공급하며, 계통 복구시 과도상태를 감쇄시키는 역할을 수행한다.Particularly, a battery energy storage system (BESS) using a secondary battery is used not only for stabilizing the voltage and frequency of the system but also in connection with a renewable energy generation system such as wind power or solar power, And stores the excess energy, discharges the energy stored in the battery when a peak load or a system fault occurs, supplies energy to the load, and attenuates the transient state when the system is restored.

도 1은 일반적인 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a general battery energy storage system.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 배터리 에너지 저장 시스템(10)은 전력관리장치(20) 및 배터리 관리장치(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a typical battery energy storage system 10 includes a power management device 20 and a battery management device 30.

전력관리장치(Power Conditioning System: PCS, 20)는 배터리 관리장치(30)에 포함된 복수개의 배터리 랙(31a~31n)에 저장되어 있는 에너지를 이용하여 계통(40)에 전력을 공급하고, 계통(40)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 복수개의 배터리랙(31a~31n)를 충전한다. 이를 위해, 전력관리장치(20)는 배터리 관리장치(30)로부터 제공되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 계통(40)으로 공급하고, 계통(40)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리 관리장치(30)로 공급하는 젼력변환부(Power Conversion Unit: PCU, 21)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 전력관리장치(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 전력변환부(21a~21n)를 포함하고, 복수개의 전력변환부(21a~21n)를 서로 병렬로 연결함으로써 대용량 배터리 에너지 저장 시스템을 구현할 수 있다.The power management system (PCS) 20 supplies power to the system 40 using energy stored in a plurality of battery racks 31a to 31n included in the battery management device 30, And charges the plurality of battery racks 31a to 31n using the power supplied from the battery 40. [ To this end, the power management device 20 converts the DC power supplied from the battery management device 30 into AC power, supplies the AC power to the system 40, converts the AC power supplied from the system 40 to DC power And a power conversion unit (PCU) 21 for supplying the power to the battery management device 30. 1, the power management apparatus 20 includes a plurality of power conversion units 21a to 21n, and a plurality of power conversion units 21a to 21n are connected in parallel to each other A large-capacity battery energy storage system can be realized.

배터리 관리장치(Battery Conditioning System: BCS, 30)는 전력관리장치(20)의 제어에 따라 계통(40)에서 공급되는 전력을 복수개의 배터리 랙(31a~31n)에 저장하거나, 복수개의 배터리 랙(31a~31n)에 충전되어 있는 전력을 전력관리장치(20)를 통해 계통(40)으로 공급한다.The battery management system (BCS) 30 stores the power supplied from the system 40 in the plurality of battery racks 31a to 31n under the control of the power management apparatus 20, 31a to 31n are supplied to the system 40 through the power management device 20. [

상술한 바와 같은 구성을 갖는 배터리 에너지 저장 시스템(10)은 계통(40)에 이상이 발생하여 배터리 에너지 저장 시스템(10)이 계통(40)으로부터 분리되는 경우나, 기존의 전력망이 설치되어 있지 않은 도서 산간 지역에서 신재생 에너지원과 연계하여 동작하는 경우 독립적인 에너지원으로 동작하여 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있어야 한다. 이와 같이, 배터리 에너지 저장 시스템이 계통과 연계되지 않은 상태에서 동작하는 것을 독립운전모드라 한다.The battery energy storage system 10 having the above-described configuration can be applied to a case where an abnormality occurs in the system 40 and the battery energy storage system 10 is separated from the system 40, When operating in conjunction with new and renewable energy sources in the mountains, it should operate as an independent energy source and supply stable power to the load. In this way, the operation of the battery energy storage system without being connected to the system is referred to as the independent operation mode.

배터리 에너지 저장 시스템(10)이 독립운전모드로 동작하는 경우, 부하에 안정적인 전력을 공급하기 위해 배터리 에너지 저장 시스템(10)의 전력관리장치(20)에 포함된 전력변환부(21)가 전압형 에너지원으로 동작하게 된다. 이때, 복수개의 전력변환부(21a~21n)가 병렬연결되어 있는 경우, 각 전력변환부들(21a~21n) 간의 부하 분담 제어가 요구되고, 이러한 부하 분담 제어를 위해 각 전력변환부(21a~21n)가 모두 전압형 에너지원으로 동작하여 전압제어를 수행하게 되면 센싱 오차, 제어 오차, 전력 변환부들간의 동기화 등의 문제로 출력전압에 오차가 발생하게 되어 전력변환부들 간에 순환전류가 발생하게 된다는 문제점이 있다.When the battery energy storage system 10 operates in the independent operation mode, the power conversion unit 21 included in the power management device 20 of the battery energy storage system 10 is supplied with a voltage And operates as an energy source. In this case, when the plurality of power conversion units 21a to 21n are connected in parallel, load sharing control between the power conversion units 21a to 21n is required. To control the load sharing, each of the power conversion units 21a to 21n Is operated as a voltage-type energy source to perform voltage control, an error occurs in the output voltage due to problems such as sensing error, control error, synchronization between the power conversion units, and the like, .

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 독립운전모드로 동작하는 경우 복수개의 전력변환부들 간의 순환전류 발생을 방지할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템 및 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.It is an object of the present invention to provide a battery energy storage system and a battery energy storage system control method capable of preventing cyclic current generation between a plurality of power conversion units when operating in an independent operation mode, It is a technical task.

또한, 본 발명은 전력변환부들 간의 분담 전력량 산출 과정에서 통신지연 발생시 전력변환부들 간의 부하 불균형으로 인한 과전류 발생을 방지할 수 있는 배터리 에너지 저장 시스템 및 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a battery energy storage system and a battery energy storage system control method capable of preventing an overcurrent due to a load imbalance between power conversion units in a communication delay time in a process of calculating a shared power amount among power conversion units, We will do it.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템은, 계통 연계시 계통에서 제공되는 전력을 배터리 관리장치에 제공하고 배터리 관리장치에서 제공되는 전력을 계통에 제공하는 제1 운전모드로 동작하고, 계통 비연계시 배터리 관리장치에서 제공되는 전력을 부하에 직접 공급하는 제2 운전모드로 동작하는 N개의 전력변환부; 및 상기 전력변환부가 제2 운전모드로 동작할 때, 상기 전력변환부의 충전 또는 방전 전력량과 상기 전력변환부의 개수에 기초하여 상기 전력변환부의 분담 전력량을 산출하는 제어부를 포함하고, 상기 N개의 전력변환부는, 제2 운전모드로 동작시 상기 분담 전력량을 기초로 제1 출력전류가 부하에 인가되도록 제1 출력전압을 제어하는 전류 제어형 전력 변환부; 및 제2 운전모드로 동작시 부하에 일정한 전압이 공급되도록 제2 출력전압을 제어하되, 상기 전류 제어형 전력 변환부가 동작하기 이전의 시간 동안 제2 출력전류가 임계치 이상이 되면 상기 제2 출력전압을 단계적으로 감소시키는 전압 제어형 전력변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery energy storage system comprising: a battery management system that provides power to a battery management apparatus in a system when a grid is connected, N power conversion units operating in a mode and operating in a second operation mode in which power supplied from the battery management apparatus is directly supplied to the load in the system non-learning mode; And a control unit for calculating a shared power amount of the power conversion unit based on a charge or discharge power amount of the power conversion unit and a number of the power conversion units when the power conversion unit operates in a second operation mode, A current control type power conversion unit for controlling a first output voltage so that a first output current is applied to the load based on the shared power amount when operating in a second operation mode; And the second output voltage is controlled so that a constant voltage is supplied to the load in the second operation mode. When the second output current is equal to or more than the threshold value for a time before the current controlled power converter operates, And a voltage-controlled-type power conversion unit for reducing the voltage-controlled power conversion unit stepwise.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, 전류 제어형 전력변환부와 전압 제어형 전력변환부를 포함하는 N개의 전력변환부를 갖는 배터리 에너지 관리 시스템의 제어 방법으로서, 상기 전류 제어형 전력변환부의 분담 전력량을 산출하는 단계; 상기 분담 전력량을 상기 전류 제어형 전력변환부로 전송하는 단계; 및 상기 전류 제어형 전력변환부가 상기 분담 전력량을 기초로 동작하기 이전의 시간 동안 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전류가 임계치 이상이 되면 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전압이 단계적으로 감소되도록 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a battery energy management system having N power conversion units including a current control type power conversion unit and a voltage control type power conversion unit, Calculating a shared power amount of the current control type power conversion unit; Transmitting the shared power amount to the current controlled power converter; Controlled power converter such that when the output current of the voltage controlled power converter reaches a threshold value or more during a time before the current controlled power converter operates based on the shareable amount of power, the output voltage of the voltage controlled power converter is step- And controlling a negative output voltage.

본 발명에 따르면, 배터리 에너지 저장 시스템이 독립운전모드로 동작하는 경우, 복수개의 전력변환부들 중 어느 하나의 전력변환부는 전압형 에너지원으로 동작하고 나머지 전력변환부들은 전류형 에너지원으로 동작하게 함으로써 복수개의 전력변환부들 간의 순환전류 발생을 방지할 수 있고, 이를 통해 안정적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, when the battery energy storage system operates in the independent operation mode, the power conversion unit of one of the plurality of power conversion units operates as a voltage-type energy source and the remaining power conversion units operate as a current- It is possible to prevent the circulating current from being generated between the plurality of power conversion units and to supply power to the load stably.

또한, 본 발명에 따르면, 전력변환부들 간의 분담 전력량 산출 과정에서 통신지연 발생으로 인해 전력변환부들 간의 부하 불균형이 발생하더라도 전압형 에너지원으로 동작하는 전력변환부의 출력전류가 과도하게 상승하는 것을 방지함으로써, 배터리 에너지 저장 시스템의 정지 또는 오동작을 미연에 방지할 수 있고 이로 인해 부하에 지속적으로 전력을 공급할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, even if a load imbalance occurs between the power conversion units due to a communication delay in the process of calculating the shared power amount among the power conversion units, it is possible to prevent the output current of the power conversion unit operating as a voltage- , It is possible to prevent the battery energy storage system from stopping or malfunctioning in advance, thereby enabling the power to be continuously supplied to the load.

또한, 본 발명에 따르면 전력변환부의 과전류 발생에 기인한 디레이팅(Derating)이나 시스템 과용량 설계를 방지할 수 있어 배터리 에너지 저장 시스템의 제조비용을 감소시켜 가격 경쟁력을 확보할 수 있다는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to prevent derating due to the occurrence of an overcurrent of the power conversion unit or design of a system over capacity, thereby reducing the manufacturing cost of the battery energy storage system and securing price competitiveness.

도 1은 일반적인 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3a는 통신 지연이 발생하지 않는 경우 전류 제어형 전력변환부 및 전압 제어형 전력변환부의 출력전류 파형을 보여주는 그래프.
도 3b는 통신 지연이 발생하는 경우 전류 제어형 전력변환부 및 전압 제어형 전력변환부의 출력전류 파형을 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 제어형 전력변환부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도
도 5는 도 4에 도시된 감소량 산출부에 의해 산출된 전압 제어형 전력변환부의 출력전압 감소량을 보여주는 그래프.
도 6은 통신지연이 발생하는 경우 본 발명에 따른 전류 제어형 전력변환부 및 전압 제어형 전력변환부의 출력전류 파형을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어형 전력변환부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 보여주는 플로우차트.
1 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a conventional battery energy storage system;
2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3A is a graph showing the output current waveforms of the current-controlled power converter and the voltage-controlled power converter when no communication delay occurs. FIG.
FIG. 3B is a graph showing output current waveforms of the current-controlled power converter and the voltage-controlled power converter when a communication delay occurs. FIG.
4 is a block diagram schematically showing a configuration of a voltage-controlled power converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing an output voltage reduction amount of the voltage controlled power converter calculated by the reduction amount calculating unit shown in FIG.
6 is a graph showing output current waveforms of a current controlled power converter and a voltage controlled power converter according to the present invention when a communication delay occurs.
FIG. 7 is a block diagram schematically showing the configuration of a current controlled power converter according to an embodiment of the present invention; FIG.
8 is a flowchart illustrating a method of controlling a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

<배터리 에너지 저장 시스템><Battery Energy Storage System>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템(200)은 계통과 연계시 계통으로부터 제공되는 전력을 배터리에 저장하거나 배터리에 저장되어 있는 전력을 계통으로 제공하는 계통연계운전모드와 계통과 비연계시 배터리에 저장되어 있는 전력을 부하로 제공하는 독립운전모드로 동작한다. 여기서, 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 계통과 연계되지 않는 상황은 계통에 이상이 발생하여 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 계통으로부터 분리되는 상황이나, 기존의 전력망이 설치되어 있지 않은 도서 산간 지역에서 신재생 에너지원과 연계하여 동작하는 상황을 의미한다.The battery energy storage system 200 according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2 includes a grid-connected operation mode for storing electric power provided from a system in a system when the system is connected to the system, And a stand-alone operation mode in which power stored in the battery and the system is supplied to the load as a load. Here, the situation where the battery energy storage system 200 is not connected to the system may be a situation where the system is disconnected from the system due to an abnormality in the system, or a situation where the existing energy network 200 is disconnected from the system It refers to the situation that operates in conjunction with renewable energy sources.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 독립운전모드로 동작하는 경우를 가정하여 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 구성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the battery energy storage system 200 will be described on the assumption that the battery energy storage system 200 operates in the independent operation mode for convenience of explanation.

배터리 에너지 저장 시스템(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 장치(210) 및 전력 관리 장치(220)를 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 하나의 배터리 관리 장치(210)를 포함하는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 변형된 실시예에 있어서는 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 복수개의 배터리 관리 장치(310)를 포함할 수 있다.The battery energy storage system 200 includes a battery management device 210 and a power management device 220, as shown in FIG. 2, the battery energy storage system 200 includes one battery management device 210. However, in the modified embodiment, the battery energy storage system 200 may include a single battery management system And may include a plurality of battery management apparatuses 310.

먼저, 배터리 관리 장치(Battery Conditioning System: BCS, 210)는, 충전시 풍력이나 태양광 등과 같은 신재생 에너지원(미도시)로부터 공급되는 전력을 저장하고, 방전시 저장되어 있는 전력을 부하로 공급한다.First, a battery management system (BCS) 210 stores electric power supplied from a renewable energy source (not shown) such as wind power or solar light during charging, and supplies the stored electric power to a load do.

이러한 배터리 관리 장치(210)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 배터리 랙(Battery Rack, 212a~212n)을 포함한다. 도 2에 도시하지는 않았지만 배터리 관리 장치(210)는 배터리 랙(212a~212n)외에 배터리 랙(212a~212n)의 제어를 위한 제어장치, 배터리 관리 장치(210) 내의 화재 발생을 제어하는 소방모듈, 및 배터리 관리 장치(210) 내의 온도를 조절하는 공조모듈을 더 포함할 수 있다.The battery management device 210 includes a plurality of battery racks 212a to 212n, as shown in FIG. 2, in addition to the battery racks 212a to 212n, the battery management device 210 includes a control device for controlling the battery racks 212a to 212n, a fire control module for controlling the occurrence of fire in the battery management device 210, And a climate control module for controlling the temperature in the battery management device 210. [

복수개의 배터리 랙(212a~212n)은 서로 직렬로 연결된 복수개의 배터리(미도시)들이 패킹되어 있는 배터리 모듈(미도시)을 포함하고, 이러한 배터리 모듈들은 스택구조로 배터리 랙(212a~212n)에 포함된다. 복수개의 배터리 랙(212a~212n)은 전력관리장치(220)의 충전명령에 따라 배터리 모듈에 패킹되어 있는 복수개의 배터리에 전력을 저장하고, 방전명령에 따라 복수개의 배터리에 저장되어 있는 전력을 방전한다.The plurality of battery racks 212a to 212n includes a battery module (not shown) in which a plurality of batteries (not shown) connected in series are packed. The battery modules are stacked in a battery rack 212a to 212n . The plurality of battery racks 212a to 212n store power in a plurality of batteries packed in the battery module in accordance with the charge command of the power management unit 220 and discharge the power stored in the plurality of batteries according to the discharge command do.

이외에도, 도시하지는 않았지만 배터리 랙(212a~212n)에는 팬, 초기 충전 모듈, 제어모듈, 및 전원공급모듈이 추가로 포함된다.In addition, although not shown, the battery racks 212a to 212n further include a fan, an initial charge module, a control module, and a power supply module.

팬은 배터리 모듈의 온도를 조절하기 위한 것으로서, 복수개의 배터리 모듈마다 하나가 설치되거나, 각 배터리 모듈마다 별도로 설치될 수도 있다.The fan is for controlling the temperature of the battery module, and may be provided for each of a plurality of battery modules or may be separately provided for each battery module.

초기 충전 모듈은 배터리 랙(212a~212n) 또는 배터리 모듈이 배터리 관리 장치(210) 내에 새롭게 연결되거나 배터리 관리 장치(210)의 운전 중 배터리 랙(212a~222n) 간의 전압 불균형이 발생하는 경우 배터리 랙(212a~212n)간의 전압 차이로 인해 발생될 수 있는 돌입전류를 방지하는 역할을 수행한다. 돌입 전류는 병렬로 연결되어 있는 배터리 랙(212a~212n)간의 전압 불균형으로 인해 발생하게 되는 것으로서, 이러한 돌입 전류로 인해 소자에 소자의 용량을 초과하는 전류가 흐르게 되어 소자가 파괴되거나 화재가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 경우, 초기 충전 모듈을 통해 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 정상 상태에 도달하기 이전의 시간 구간 동안 복수개의 배터리 모듈에 포함된 각 배터리들을 초기 충전(Pre-Charging)시켜 배터리 랙(212a~212n)간의 전압 차이를 최소화시킴으로써 돌입전류의 발생을 방지한다.The initial charging module may be configured such that when the battery racks 212a to 212n or the battery module are newly connected in the battery management apparatus 210 or a voltage unbalance occurs between the battery racks 212a to 222n during operation of the battery management apparatus 210, And prevents an inrush current that may be generated due to a voltage difference between the first and second transistors 212a to 212n. The inrush current is generated due to a voltage unbalance between the battery racks 212a to 212n connected in parallel. As a result of this inrush current, a current exceeding the capacity of the device flows to the device, have. Accordingly, in the present invention, during the time interval before the battery energy storage system 200 reaches the normal state through the initial charging module, each battery included in the plurality of battery modules is precharged (precharged) Thereby minimizing the voltage difference between the first and second switches 212a to 212n, thereby preventing the occurrence of an inrush current.

제어모듈은 배터리 랙(212a~212n)마다 포함되어 배터리 랙(212a~212n)에 포함되어 있는 복수개의 배터리 모듈의 상태를 모니터링하고, 복수개의 배터리 모듈의 충방전 동작을 제어한다. 일 실시예에 있어서, 제어모듈은 복수개의 배터리 모듈에 포함된 각 배터리의 전압, 전류, SOC, 및 온도 중 적어도 하나를 모니터링하여 복수개의 배터리 모듈의 상태를 모니터링할 수 있다.The control module is included in each of the battery racks 212a to 212n to monitor the states of the plurality of battery modules included in the battery racks 212a to 212n and to control charging and discharging operations of the plurality of battery modules. In one embodiment, the control module monitors at least one of voltage, current, SOC, and temperature of each battery included in the plurality of battery modules to monitor the status of the plurality of battery modules.

전력 관리 장치(220)는, 신재생 에너지원으로부터 제공되는 전력을 배터리 관리 장치(210)에 저장하거나 배터리 관리 장치(210)에 저장되어 있는 전력을 부하로 공급한다. 보다 구체적으로, 전력 관리 장치(220)는 배터리 관리 장치(210)에 포함된 하나 이상의 배터리 랙(212a~212n)에 신재생 에너지원으로부터 제공되는 전력을 충전시키거나 하나 이상의 배터리 랙(212a~212n)에 저장된 에너지를 부하에 제공하는 역할을 수행한다.The power management device 220 stores the power provided from the renewable energy source in the battery management device 210 or supplies the power stored in the battery management device 210 to the load. More specifically, the power management apparatus 220 is configured to charge one or more battery racks 212a to 212n included in the battery management apparatus 210 with power supplied from a renewable energy source, or to charge one or more battery racks 212a to 212n ) To the load.

이를 위해, 본 발명에 따른 전력 관리 장치(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(221) 및 복수개의 전력변환부(Power Converting Unit: PCU, 222a~222n)를 포함한다. 또한, 전력변환부(222a~222n)는 도 2에 도시된 바와 같이, 부하로 일정한 전압이 공급되도록 하기 위해 출력전압을 제어하는 하나의 전압 제어형 전력변환부(222a)와 부하로 일정한 전류가 공급되도록 하기 위해 출력전압을 제어하는 복수개의 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)를 포함할 수 있다. 즉, 전력 관리 장치(220)가 N개의 전력변환부(222a~222n)를 포함하는 경우, 전력변환부(222a~222n)는 1개의 전압 제어형 전력변환부(222a)와 N-1개의 전류 제어형 전력변환부로 구성된다. 도 2에서는 도시하지 않았지만, 전력 관리 장치(220)는 각 전력변환부(222a~222n)에서 출력되는 교류 전압을 미리 정해진 값으로 승압하여 부하에 공급하는 변압기를 더 포함할 수 있다.To this end, the power management apparatus 220 according to the present invention includes a control unit 221 and a plurality of power conversion units (PCUs) 222a to 222n as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the power conversion units 222a to 222n include a voltage control type power conversion unit 222a for controlling the output voltage to supply a constant voltage to the load, And a plurality of current control type power conversion units 222b to 222n for controlling the output voltage so as to control the output voltage. That is, when the power management apparatus 220 includes N power converters 222a through 222n, the power converters 222a through 222n are each provided with one voltage-controlled power converter 222a and N-1 current- And a power conversion unit. Although not shown in FIG. 2, the power management device 220 may further include a transformer for boosting the AC voltage output from each of the power conversion units 222a to 222n to a predetermined value and supplying the AC voltage to the load.

먼저, 제어부(221)는 각 전력변환부(222a~222n)로부터 전력변환부(222a~222n)의 충전 전력량 또는 방전 전력량에 대한 정보를 수신하고, 수신된 충전 전력량 또는 방전 전력량과 전력변환부(222a~222n)의 개수에 기초하여 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 부담해야 하는 분담 전력량을 산출한다.First, the control unit 221 receives information on the amount of charged electric power or the amount of discharged electric power of the electric power conversion units 222a to 222n from the respective electric power conversion units 222a to 222n, Controlled power conversion sections 222b to 222n based on the number of the power control sections 222a to 222n.

일 실시에에 있어서, 제어부(221)는 각 전력변환부(222a~222n)로부터 수신되는 각 전력변환부(222a~222n)의 충전 전력량 또는 방전 전력량을 합산한 값을 전력변환부의 개수(N)로 제산한 값을 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 분담 전력량으로 산출한다. 이대, 충전 전력량을 양의 값으로 합산하고 방전 전력량은 음의 값으로 합산된다.In one embodiment, the control unit 221 calculates the sum of the charging power amount or the discharging power amount of each of the power conversion units 222a to 222n received from the power conversion units 222a to 222n, To the divided electric power amounts of the current controlled power converters 222b to 222n. In this case, the charging power amount is added up to a positive value, and the discharge power amount is added to a negative value.

부하로부터 요구되는 전력량에 따라 능동적으로 출력을 분담하는 역할은 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)에 의해 수행되므로. 제어부(221)는 산출된 분담 전력량을 각 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)로 송신함으로써 각 전류 제어형 전력 변환부(222b~222n)가 제어부(221)에 의해 산출된 분담 전력량을 출력할 수 있도록 한다.The role of actively sharing the output according to the amount of power required from the load is performed by the current controlled power converters 222b to 222n. The control unit 221 transmits the calculated shareable power amount to each of the current controlled power converters 222b to 222n so that each of the current controlled power converters 222b to 222n can output the shared power amount calculated by the control unit 221 .

상술한 실시예에 있어서, 충전 전력량 또는 방전 전력량은 유효전력뿐만 아니라 무효전력을 포함하는 개념이다. 이에 따라, 제어부(221)는 전류 제어형 전력 변환부(222b~222n)가 부담해야 하는 유효 전력량 및 무효 전력량을 각각 산출하여, 전류 제어형 전력 변환부(222b~222n)로 전송하게 된다.In the above-described embodiment, the charging power amount or the discharge power amount is a concept including not only active power but also reactive power. Accordingly, the control unit 221 calculates the amount of active power and the amount of reactive power that the current control type power conversion units 222b to 222n should bear, respectively, and transmits them to the current control type power conversion units 222b to 222n.

다음으로, 전력변환부(222a~222n)는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 배터리 관리 장치(210)로 제공하거나, 배터리 관리 장치(210)로부터 제공되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 공급하는 것으로서, 대용량 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 구현을 위해 복수개의 전력변환부(222a~222n)들은 서로 병렬로 연결될 수 있다.Next, the power conversion units 222a to 222n convert the AC power into DC power and provide it to the battery management apparatus 210, or convert the DC power supplied from the battery management apparatus 210 to AC power and supply The plurality of power conversion units 222a to 222n may be connected in parallel to each other for realizing the large capacity battery energy storage system 200. [

상술한 바와 같이, 이러한 전력변환부(222a~222n)는 부하로 일정한 전압이 공급되도록 하기 위해 출력전압을 제어하는 1개의 전압 제어형 전력변환부(222a)와 부하로 일정한 전류가 공급되도록 하기 위해 출력전압을 제어하는 N-1개의 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)를 포함한다.As described above, the power conversion units 222a to 222n include one voltage control type power conversion unit 222a for controlling the output voltage so as to supply a constant voltage to the load, And N-1 current controlled power converters 222b to 222n for controlling the voltage.

먼저, 전압 제어형 전력변환부(222a)는 비례적분(PI) 제어를 통해 부하에서 요구되는 전력량에 관계없이 일정한 주파수와 전압 크기를 갖는 출력전압이 출력되도록 전압제어를 수행한다. 특히, 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 독립운전모드로 동작하는 경우 전압 제어형 전력변환부(222a)가 계통 역할을 대신하여 수행하게 되므로, 전압 제어형 전력변환부(222a)는 θrated라는 임의의 위상각을 생성하고, θrated에 의해 전압 제어형 전력변환부(222a)의 출력전압 위상각이 결정된다.First, the voltage-controlled power converter 222a performs voltage control such that an output voltage having a constant frequency and voltage magnitude is output regardless of the amount of power required in the load through proportional integral (PI) control. In particular, in the case where the battery energy storage system 200 operates in the independent operation mode, the voltage-controlled power converter 222a replaces the role of the system, so that the voltage-controlled power converter 222a generates an arbitrary phase angle And the output voltage phase angle of the voltage-controlled power converter 222a is determined by?

다음으로, 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)는 제어부(221)로부터 각 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 분담 전력량을 수신하고, 수신된 부담 전력량을 기초로 각 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 전류 지령치를 산출한다.Next, the current-controlled power conversion sections 222b to 222n receive the shared power amount of each of the current control type power conversion sections 222b to 222n from the control section 221 and, based on the received burdened power amount, (222b to 222n).

또한, 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)는 전류 제어형 전력 변환부(222b~222n)에서 출력되는 출력전류가 전류 지령치를 추종할 수 있도록 비례적분(PI) 제어를 통해 전류 제어를 수행한다.The current control type power converters 222b to 222n perform current control through proportional integral (PI) control so that the output currents output from the current control type power converters 222b to 222n can follow the current command value.

전류 제어형 전력변환부(222b~222n)는 전압 제어형 전력변환부(222a)의 출력전압 위상각을 추출하여 PLL(Phase Locked Loop)을 통해 전압 제어형 전력변환부(222a)와 동기화를 수행한다.The current-controlled power converters 222b to 222n extract the output voltage phase angle of the voltage-controlled power converter 222a and perform synchronization with the voltage-controlled power converter 222a through a PLL (Phase Locked Loop).

이와 같이, 본 발명은 복수개의 전력변환부(222a~222n)들 중 어느 하나의 전력변환부(222a)는 계통과 같이 일정한 전압과 주파수를 갖는 출력전압이 부하에 공급되도록 하는 전압 제어형 전력변환부(222a)로 동작하게 하고, 나머지 전력변환부(222b~222n)들은 제어부(221)에 의해 산출된 전류 지령치에 해당하는 출력전류가 부하에 공급되도록 하는 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)로 동작하게 함으로써 전력변환부들(222a~222n) 간의 순환전류 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 부하에 균등한 전력이 공급될 수 있도록 부하 균등 분담 제어가 동시에 이루어 지게 된다.As described above, according to the present invention, the power conversion unit 222a of any one of the plurality of power conversion units 222a to 222n is controlled by the voltage control type power conversion unit 222, which supplies an output voltage having a constant voltage and frequency, And the remaining power conversion units 222b to 222n operate as the current control type power conversion units 222b to 222n for allowing the output current corresponding to the current command value calculated by the control unit 221 to be supplied to the load So that cyclic current generation between the power conversion units 222a to 222n can be prevented as well as load equalization sharing control is performed simultaneously so that power can be supplied to the loads uniformly.

하지만, 이러한 경우 각 전력변환부(222a~222n)들이 충전 전력량 또는 방전 전력량을 제어부(221)로 전송하는 과정, 제어부(221)가 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 분담 전력량을 산출하는 과정, 및 제어부(221)가 분담 전력량을 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)로 전송하는 과정에서 통신 지연이 발생할 수 있고, 이로 인해 부하가 투입되는 순간 과전류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.However, in this case, in the process of each of the power conversion units 222a to 222n transmitting the charging power amount or the discharging power amount to the control unit 221, the control unit 221 calculates the sharing power amount of the current control type power conversion units 222b to 222n There is a problem in that a communication delay may occur in the course of transmitting the sharing power amount to the current control type power converters 222b to 222n and the overcurrent may be generated at the moment when the load is inputted.

보다 구체적으로, 각 전력변환부(222a~222n)들이 충전 전력량 또는 방전 전력량을 제어부(221)로 전송하는 과정, 제어부(221)가 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 분담 전력량을 산출하는 과정에서 통신 지연이 발생하지 않는 다면, 도 3a에 도시된 바와 같이 부하가 투입되는 시점에 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작하여 제어부(221)에 의해 산출된 분담 전력량만큼을 부담하기 때문에 전압 제어형 전력변환부(222a)에서 과전류가 발생하지 않는다.More specifically, a process in which each of the power conversion units 222a to 222n transmits the charging power amount or the discharging power amount to the control unit 221, and the control unit 221 calculates the sharing power amount of the current control type power conversion units 222b to 222n 3A, when the load is applied as shown in FIG. 3A, the current-controlled power converters 222b to 222n operate in accordance with the current command value, and the shared power amount calculated by the controller 221 The overcurrent does not occur in the voltage-controlled power converter 222a.

하지만, 각 전력변환부(222a~222n)들이 충전 전력량 또는 방전 전력량을 제어부(221)로 전송하는 과정, 제어부(221)가 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 분담 전력량을 산출하는 과정에서 통신 지연이 발생하는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이 부하가 투입되는 시점에서 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치를 수신하지 못함에 따라 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작할 수 없게 된다. 따라서, 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치를 수신하여 정상적으로 동작하기까지의 시간 동안 전압 제어형 전력변환부(222a)가 부하에서 요구되는 모든 전력량을 감당해야하므로, 전압 제어형 전력변환부(222a)는 정력용량 이상의 전류가 출력되고, 이로 인해 시스템 보호 차원에서 배터리 에너지 저장 시스템(200)이 동작을 정지하게 되어 정전 사태가 발생하게 된다.However, in the process of transmitting the amount of charged power or the amount of discharged power to each of the power conversion units 222a to 222n to the control unit 221 and the process of calculating the shared power amount of the current controlled power conversion units 222b to 222n 3B, when the current control type power conversion units 222b to 222n do not receive the current command value at the time when the load is turned on, the current control type power conversion units 222b to 222n It can not operate according to the current command value. Therefore, since the voltage-controlled power converter 222a has to cover all the amount of power required in the load for the period of time until the current-controlled power converters 222b to 222n receive the current command value and normally operate, The battery energy storage system 200 stops operation in order to protect the system, thereby causing a power failure.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전압 제어형 전력변환부(222a)는, 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작하기 이전의 시간 동안, 전압 제어형 전력변환부(222a)에서 출력되는 제1 출력전류를 모니터링하여 제1 출력전류가 임계치 이상이 되면 전압 제어형 전력변환부(222a)에서 출력되는 제1 출력전압을 단계적으로 감소시켜 제1 출력전류가 과도하게 상승하는 것을 방지한다.In order to solve the above-described problems, the voltage-controlled power converter 222a according to the present invention controls the current-controlled power converters 222b to 222n to operate in accordance with the current command value, The first output current from the voltage controlled power converter 222a is gradually decreased when the first output current exceeds the threshold value by monitoring the first output current from the first output current 222a, .

이하, 본 발명에 따른 전압 제어형 전력변환부(222a) 및 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)의 구성을 도 4 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configurations of the voltage-controlled power converter 222a and the current-controlled power converters 222b to 222n according to the present invention will be described more specifically with reference to FIG. 4 to FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 제어형 전력변환부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing the configuration of a voltage-controlled power converter according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 전압 제어형 전력 변환부(220a)는 전압 제어기(410) 및 제1 전력변환모듈(420)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the voltage-controlled power converter 220a includes a voltage controller 410 and a first power conversion module 420.

전압 제어기(410)는 부하에 일정한 주파수 및 크기를 갖는 전압이 공급될 수 있도록 제1 전력변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압을 제어한다. 특히, 본 발명에 따른 전압 제어기(410)는 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작하기 이전인 과도상태기간 동안, 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류를 모니터링하고, 모니터링결과, 제1 출력전류가 임계치 이상으로 증가하면 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압을 단계적으로 감소시킨다.The voltage controller 410 controls the first output voltage output from the first power conversion module 420 so that a voltage having a predetermined frequency and magnitude can be supplied to the load. Particularly, the voltage controller 410 according to the present invention controls the first voltage conversion module 420 and the second voltage conversion module 420 during the transient state period before the current controlled power converters 222b to 222n operate according to the current command value, As a result of the monitoring, if the first output current increases beyond the threshold value, the first output voltage outputted from the first voltage conversion module 420 is gradually decreased.

이를 위해, 전압 제어기(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 PI제어기(412), 감소량 산출부(414), 및 PWM제어부(416)를 포함한다.To this end, the voltage controller 410 includes a PI controller 412, a reduction amount calculation unit 414, and a PWM control unit 416 as shown in FIG.

먼저, PI제어기(412)는 부하에 공급할 전압 지령치(Vref)와 제1 전력변환모듈(420)에서 출력되어 피드백되는 제1 출력전압(Vfbk)을 비교하여 제1 출력전압(Vfbk)이 전압 지령치(Vref)를 추종하도록 하는 게이팅 기준전압(Vgref)을 생성한다.First, the PI controller 412 compares the voltage command value Vref to be supplied to the load with the first output voltage Vfbk output from the first power conversion module 420 and fed back, and outputs the first output voltage Vfbk as a voltage command value And generates a gating reference voltage Vgref to follow the reference voltage Vref.

감소량 산출부(414)는 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작하기 이전인 과도상태기간 동안, 제1 전력변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류가 임계치 이상이면 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압의 감소량을 산출한다.When the first output current outputted from the first power conversion module 420 is equal to or more than the threshold value during the transient state period before the current controlled power converters 222b through 222n operate according to the current command value And calculates a reduction amount of the first output voltage outputted from the first voltage conversion module 420. [

일 실시예에 있어서, 감소량 산출부(414)는 제1 전력변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류가 제1 임계치 이상이면 제1 출력전류가 제2 임계치가 될 때까지의 기간 동안 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압의 감소량을 지수함수적으로 증가시킨다. 이는, 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 오류(Fault)가 발생하기 까지는 제어 마진이 있기 때문에 최초에는 제1 출력전압의 감소량을 작은 값으로 설정하였다가 제1 출력전류가 정격전류에 가까워질수록 제1 출력전압의 감소량을 증가시키기 위한 것이다.In one embodiment, if the first output current output from the first power conversion module 420 is greater than or equal to the first threshold, the decrease amount calculator 414 calculates the decrease amount of the first output current during the period until the first output current reaches the second threshold 1 &lt; / RTI &gt; voltage conversion module 420. The first output voltage &lt; RTI ID = 0.0 &gt; This is because, since there is a control margin until a fault occurs in the battery energy storage system 200, the decrease amount of the first output voltage is initially set to a small value, and as the first output current approaches the rated current, 1 &lt; / RTI &gt; output voltage.

또한, 감소량 산출부(414)는 제1 전력변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류가 제2 임계치 이상이면 제1 출력전류가 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계 전류값이 될 때까지의 기간 동안 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압의 감소량을 선형적으로 증가시킨다.If the first output current outputted from the first power conversion module 420 is equal to or greater than the second threshold value, the decrease amount calculation unit 414 calculates the decrease amount of the first output current until the first output current reaches the limit current value of the battery energy storage system 200 The amount of decrease of the first output voltage output from the first voltage conversion module 420 is linearly increased.

일 실시예에 있어서, 제1 출력전압은 PI제어기(412)에 의해 생성된 게이팅 기준전압(Vgref)을 감소시킴에 의해 감소시킬 수 있으므로, 감소량 산출부(414)는 제1 출력전압의 감소량을 게이팅 기준전압(Vgref)의 감소량으로 대체하여 산출할 수 있다.In one embodiment, since the first output voltage can be reduced by reducing the gating reference voltage Vgref generated by the PI controller 412, the decrease amount calculating section 414 calculates the decrease amount of the first output voltage It can be calculated by substituting the amount of reduction of the gating reference voltage Vgref.

보다 구체적으로, 감소량 산출부(414)는 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류를 모니터링하고, 모니터링결과 제1 출력전류가 제1 임계치 이상인 경우 제1 출력전류가 제2 임계치가 될 때까지의 기간 동안 아래의 수학식 1을 이용하여 게이팅 기준전압(Vgref)의 감소량을 산출한다.More specifically, the decrease amount calculation unit 414 monitors the first output current output from the first voltage conversion module 420, and when the first output current is greater than or equal to the first threshold, The amount of decrease in the gating reference voltage Vgref is calculated using the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식에서, a는 미리 정해진 가중치(예컨대, a는 0.1)이고, x는 현재 제1 전압변환모듈에서 출력되고 있는 제1 출력전류의 값이며, N은 전력변환부의 개수를 나타낸다.Where a is a predetermined weight (e.g., a is 0.1), x is the value of the first output current currently being output from the first voltage conversion module, and N is the number of the power conversion units.

일 실시예에 있어서, 제1 임계치는 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 정격전류의 값을 전력변환부의 개수(N)로 제산한 값으로 설정되고, 제2 임계치는 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 정격전류의 값으로 설정될 수 있다.In one embodiment, the first threshold is set to a value that is the value of the rated current of the battery energy storage system 200 divided by the number N of power converters, Can be set to the value of the rated current.

또한, 감소량 산출부(414)는 제1 출력전류가 제2 임계치 이상인 경우 제1 출력전류가 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계 전류값이 될 때까지의 기간 동안 아래의 수학식 2를 이용하여 게이팅 기준전압(Vgref)의 감소량을 산출한다.In addition, the decrease amount calculating unit 414 calculates the decrease amount of the battery output voltage by using the following equation (2) during the period until the first output current becomes the limit current value of the battery energy storage system 200 when the first output current is equal to or greater than the second threshold value And calculates a reduction amount of the gating reference voltage Vgref.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식에서 x는 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되고 있는 제1 출력전류의 값이고, x1은 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 정격전류의 값이며, x2는 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계전류의 값이고, y1은 계통 허용 전압 변동값(예컨대, 12%)이며, y2는 배터리 에너지 저장 시스템의 한계 전압 변동값(예컨대 20%)을 나타낸다.X is the value of the rated current of the battery energy storage system 200 and x2 is the value of the rated current of the battery energy storage system 200. In the above equation, x is the value of the first output current output from the first voltage conversion module 420, Y1 is the grid permissible voltage variation value (e.g., 12%), and y2 is the limit voltage variation value (e.g., 20%) of the battery energy storage system.

여기서, 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계전류의 값은 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 운전을 정지시켜야 하는 출력전류의 값을 의미하고, 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계 전압 변동값이란 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 오류(Fault) 발생을 회피하기 위한 전압 변동값을 의미한다.Here, the value of the limit current of the battery energy storage system 200 means a value of the output current at which the operation of the battery energy storage system 200 should be stopped, Means a voltage variation value for avoiding occurrence of a fault in the energy storage system 200. [

상술한 바와 같은 전압 제어기(410)를 통해 산출된 제1 출력전압(또는 게이팅 기준전압)의 감소량과 제1 출력전류의 관계를 그래프로 도시하면 도 5와 같다.The relationship between the amount of reduction of the first output voltage (or the gating reference voltage) calculated through the voltage controller 410 and the first output current is shown in FIG. 5 as a graph.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 전압 제어기(410)는 제1 출력전류가 제1 임계치(100%/N) 보다 작으면 제1 출력전압을 감소시키기 않고, 제1 출력전류가 제1 임계치 이상인 경우 제1 출력전류가 제1 임계치(정격전류의 100%)가 될 때까지는 계통허용 전압 변동값(12%) 범위 내에서 제1 출력전압의 감소량을 지수함수 적으로 증가시키며, 제1 출력전류가 제2 임계치 이상인 경우 제1 출력전류가 한계 전류값(정력전류의 120%)가 될 때까지는 배터리 에너지 저장 시스템(200)의 한계 전압 변동값(20%)범위 내에서 제1 출력전압의 감소량을 선형적으로 증가시킨다는 것을 알 수 있다.5, the voltage controller 410 does not reduce the first output voltage if the first output current is less than the first threshold (100% / N), and does not decrease the first output voltage when the first output current is greater than or equal to the first threshold The reduction amount of the first output voltage is exponentially increased within the range of the grid permissible voltage variation value (12%) until the first output current reaches the first threshold value (100% of the rated current), and the first output current (20%) of the battery energy storage system 200 until the first output current reaches the limit current value (120% of the energizing current) when the first output current is equal to or greater than the second threshold value As shown in Fig.

이와 같이, 본 발명의 경우, 전류 제어형 전력변환부(222b~222n)가 전류 지령치에 따라 동작하기 이전인 과도상태기간 동안, 전압 제어기(410)가 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전류가 임계치 이상으로 증가하면 제1 전압변환모듈(420)에서 출력되는 제1 출력전압을 단계적으로 감소시키기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이 정격 부하가 스텝으로 투입되더라도 전압 제어형 전력변환부(222a)의 출력전류가 과도하게 상승되지 않아 시스템이 안정적으로 운전된다.As described above, in the present invention, during the transient state period before the current-controlled power converters 222b to 222n operate according to the current command value, the voltage controller 410 controls the voltage The first output voltage outputted from the first voltage conversion module 420 is stepped down when the output current of the first voltage conversion module 420 is increased to the threshold value or more. Therefore, even if the rated load is inputted in step as shown in FIG. 6, The output current of the switching regulator 222a is not excessively increased, and the system is operated stably.

다시 도 4를 참조하면, PWM제어부(416)는 게이팅 기준전압(Vgref)을 입력받아 이를 PWM신호로 변조하여 제1 전력변환모듈(420)의 인버터(422)로 공급한다.Referring again to FIG. 4, the PWM control unit 416 receives the gating reference voltage Vgref, modulates it into a PWM signal, and supplies the modulated PWM signal to the inverter 422 of the first power conversion module 420.

제1 전력변환모듈(420)은 배터리 관리장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 공급하고, 신재생 에너지원으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 배터리 관리장치로 공급한다.The first power conversion module 420 converts the DC power supplied from the battery management device into AC power and supplies the AC power to the load. The AC power supplied from the renewable energy source is converted into DC power and supplied to the battery management device.

이를 위해, 제1 전력변환모듈(420)은 도 4에 도시된 바와 같이 인버터(422) 및 필터(424)를 포함한다.To this end, the first power conversion module 420 includes an inverter 422 and a filter 424 as shown in FIG.

인버터(422)는 배터리 관리 장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환한다. 특히, 본 발명에 따른 인버터(422)는 전압 제어기(410)로부터 입력되는 게이팅 기준전압에 따라 동작함으로써 일정한 전압이 출력되도록 한다.The inverter 422 converts the DC power supplied from the battery management device into AC power. In particular, the inverter 422 according to the present invention operates according to the gating reference voltage input from the voltage controller 410, thereby outputting a constant voltage.

필터(424)는 인버터(422)로부터 출력되는 교류전압의 고조파를 감소시킨다. 도 4에서는 필터(424)가 LCL타입으로 구성되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 다른 형태의 구성도 가능할 것이다.The filter 424 reduces harmonics of the alternating voltage output from the inverter 422. Although the filter 424 is shown as being of the LCL type in Fig. 4, this is only an example, and other configurations are possible.

한편, 도 4에서 도시하지는 않았지만 제1 전력변환모듈(420)은 차단기, 평활 커패시터, 초기충전모듈, 및 스위치를 더 포함할 수 있다.4, the first power conversion module 420 may further include a breaker, a smoothing capacitor, an initial charge module, and a switch.

차단기는 사고 발생시 사고 전류가 제1 전력변환모듈(420) 내로 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다. 또한, 차단기는 제1 전력변환모듈(420)을 부하에 연결시키거나 연결을 해제하는 역할을 수행한다.The circuit breaker serves to prevent the fault current from flowing into the first power conversion module 420 when an accident occurs. In addition, the circuit breaker serves to connect or disconnect the first power conversion module 420 to the load.

평활 콘덴서는 배터리 관리 장치(210)로부터 인버터(422)로 입력되는 직류 전압 또는 인버터(422)로부터 출력되는 직류 전압을 평활화하는 역할을 수행한다. 이러한 평활 콘덴서의 전압이 미리 충전되어 있어야, 배터리 관리 장치(210)를 전력관리장치(220)에 연결할 때 돌입 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. The smoothing capacitor performs a role of smoothing the DC voltage input from the battery management device 210 to the inverter 422 or the DC voltage output from the inverter 422. The voltage of the smoothing capacitor needs to be pre-charged to prevent an inrush current from occurring when the battery management device 210 is connected to the power management device 220.

초기충전모듈은 배터리 관리 장치(210)를 전력관리장치(220)에 연결할 때 평활 콘덴서가 충전되어 있지 않은 경우 돌입 전류 발생을 방지함으로써 소자가 파괴되거나 화재가 발생하는 것을 방지한다.The initial charging module prevents generation of an inrush current when the smoothing capacitor is not charged when the battery management device 210 is connected to the power management device 220, thereby preventing the device from being destroyed or generating a fire.

스위치는 배터리 관리 장치(210)를 전력관리장치(220)에 연결시키기는 역할을 수행한다.The switch performs a role of connecting the battery management device 210 to the power management device 220.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 전류 제어형 전력변환부의 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, the configuration of the current controlled power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어형 전력변환부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a current controlled power converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 전압 제어형 전력 변환부(220b~220n)는 전류 제어기(710) 및 제2 전력변환모듈(720)을 포함한다.As shown in FIG. 7, the voltage-controlled power converters 220b to 220n include a current controller 710 and a second power conversion module 720.

전류 제어기(710)는 제2 전압변환모듈(720)에서 전류 지령치에 해당하는 제2 출력전류가 부하에 인가되도록 제2 전압변환모듈(720)에서 출력되는 제2 출력전압을 제어한다.The current controller 710 controls the second output voltage outputted from the second voltage conversion module 720 so that the second output current corresponding to the current command value is applied to the load in the second voltage conversion module 720.

이를 위해, 전류 제어기(710)는 전류 지령치 산출부(712), PI제어기(714), 및 PWM제어부(716)를 포함한다.To this end, the current controller 710 includes a current command value calculation unit 712, a PI controller 714, and a PWM control unit 716.

전류 지령치 산출부(712)는 제어부(210)로부터 분담 전력량을 수신하고, 분담 전력량을 제2 전압변환모듈(720)에서 출력되는 제2 출력전압의 값으로 제산하여 전류 지령치를 산출한다.The current command value calculation unit 712 receives the shared power amount from the control unit 210 and divides the shared power amount by the value of the second output voltage outputted from the second voltage conversion module 720 to calculate the current command value.

PI제어기(714)는 전류 지령치(Iref)와 제2 전력변환모듈(420)에서 출력되어 피드백되는 제2 출력전류(Ifbk)을 비교하여 제2 출력전류(Ifbk)가 전류 지령치(Iref)를 추종하도록 하는 게이팅 기준전압(Vgref)을 생성한다.The PI controller 714 compares the current command value Iref with the second output current Ifbk that is output and fed back from the second power conversion module 420 so that the second output current Ifbk follows the current command value Iref To generate a gating reference voltage Vgref.

이에 따라 전류 제어기(710)는 제2 전력변환모듈(720)에 포함된 인버터(722)의 게이팅 기준전압(Vgref)을 조절함으로써 제2 전력변환모듈(720)에서 출력되는 제2 출력전압을 제어하게 된다.The current controller 710 controls the second output voltage outputted from the second power conversion module 720 by controlling the gating reference voltage Vgref of the inverter 722 included in the second power conversion module 720 .

PWM제어부(716)는 게이팅 기준전압(Vgref)을 입력받아 이를 PWM신호로 변조하여 제2 전력변환모듈(720)의 인버터(722)로 공급한다.The PWM control unit 716 receives the gating reference voltage Vgref, modulates it into a PWM signal, and supplies it to the inverter 722 of the second power conversion module 720.

제2 전력변환모듈(720)은 배터리 관리장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 공급하고, 신재생 에너지원으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 배터리 관리장치로 공급한다. 이러한 제2 전력변환모듈(720)의 기능 및 구성은 제1 전력변환모듈(420)의 기능 및 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
The second power conversion module 720 converts the DC power supplied from the battery management device into AC power and supplies the AC power to the load. The AC power supplied from the renewable energy source is converted into DC power and supplied to the battery management device. The function and configuration of the second power conversion module 720 are the same as those of the first power conversion module 420, and thus a detailed description thereof will be omitted.

<배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법><Control Method of Battery Energy Storage System>

이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of controlling the battery energy storage system according to the present invention will be described with reference to FIG.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 8에 도시된 제어 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 배터리 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있다.8 is a flowchart illustrating a method of controlling a battery energy storage system according to an embodiment of the present invention. The control method shown in Fig. 8 can be applied to a battery energy storage system having a configuration as shown in Fig.

먼저, 제어부가 전류 제어형 전력변환부가 부담할 분담 전력량을 산출한다(S800). 일 실시예에 있어서, 전력변환부의 분담 전력량은 각 전력 변환부로부터 수신한 충전 전력량 또는 방전 전력량을 합산한 값을 전력변환부의 개수로 제산함으로써 산출할 수 있다.First, the control unit calculates the shared power amount to be borne by the current-controlled power conversion unit (S800). In one embodiment, the shared power amount of the power conversion section can be calculated by dividing the value obtained by summing the amount of charge electric power or the amount of electric power received from each power conversion section by the number of power conversion sections.

이후, 제어부는 전류 제어형 전력변환부가 전류 지령치를 산출할 수 있도록 산출된 분담 전력량을 전류 제어형 전력변환부로 전송한다(S810).Then, the control unit transmits the calculated shared power amount to the current controlled power converter so that the current controlled power converter can calculate the current command value (S810).

이후, 전압 제어형 전력변환부의 출력전류인 제1 출력전류가 제1 임계치 이상인지 여부를 판단하고(S820), 제1 출력전류가 제1 임계치보다 작으면 전압 제어형 전력변환부는 미리 정해진 제1 출력전압을 출력한다(S830).Then, it is determined whether the first output current, which is the output current of the voltage controlled power converter, is equal to or greater than the first threshold value (S820). If the first output current is smaller than the first threshold value, (S830).

S820의 판단결과, 제1 출력전류가 제1 임계치 이상인 경우 제1 출력전류가 제2 임계치 이상인지 여부를 판단하고(S840), 제1 출력전류가 제2 임계치보다 작으면 계통 허용 전압 변동값 범위 내에서 제1 출력전압을 수학식 1에 의해 산출되는 감소량만큼 감소시킨다(S850).If it is determined in step S820 that the first output current is equal to or greater than the first threshold value, it is determined whether the first output current is equal to or greater than the second threshold value in step S840. If the first output current is less than the second threshold value, The first output voltage is decreased by the amount of reduction calculated by Equation 1 (S850).

S840의 판단결과 제1 출력전류가 제2 임계치 이상이면 제1 출력전류가 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전류 값 이상인지 여부를 판단하고(S860), 제1 출력전류가 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전류값 보다 작으면 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전압 변동값 범위 내에서 제1 출력전압을 상기 수학식 2에 의해 산출되는 감소량만큼 감소시킨다(S870).If it is determined in operation S840 that the first output current is greater than or equal to the second threshold value (S860), it is determined whether the first output current is equal to or greater than the limit current value of the battery energy storage system (S870), the first output voltage is decreased by a reduction amount calculated by Equation (2) within the limit voltage variation value range of the battery energy storage system.

한편, S860의 판단결과 제1 출력전류가 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전류값 이상이면 배터리 에너지 저장 시스템의 운전을 중지시킨다(S880).If it is determined in operation S860 that the first output current is equal to or greater than the limit current value of the battery energy storage system, operation of the battery energy storage system is suspended (S880).

상술한 S850 및 S870에서 전압 제어형 전력변환부에 포함된 인버터의 게이팅 기준전압을 수학식 1 및 2에 의해 산출되는 감소량 만큼 감소시킴으로써 제1 출력전압을 감소시킬 수 있다.It is possible to reduce the first output voltage by reducing the gating reference voltage of the inverter included in the voltage controlled power converter in the above-described S850 and S870 by a reduction amount calculated by Equations (1) and (2).

상술한 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.The control method of the battery energy storage system may be implemented in a form of a program that can be performed using various computer means. The program for performing the control method of the battery energy storage system may be a hard disk, a CD-ROM, Readable recording medium such as a DVD, a ROM, a RAM, or a flash memory.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects 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.

200: 배터리 에너지 저장 시스템 210: 배터리 관리 장치
210a~210n: 배터리 랙 220: 전력 관리 장치
221: 제어부 222a:전압 제어형 전력변환부
222b~222n: 전류 제어형 전력 변환부
410: 전압 제어기 412, 714: PI제어기
414: 감소량 산출부 416, 716: PWM제어부
420: 제1 전력변환모듈 422, 722: 인버터
424, 724: 필터 710: 전류 제어기
712: 전류 지령치 산출부
200: battery energy storage system 210: battery management device
210a to 210n: battery rack 220: power management device
221: Control section 222a: Voltage control type power conversion section
222b to 222n: current control type power conversion unit
410: voltage controller 412, 714: PI controller
414: reduction amount calculating section 416, 716: PWM control section
420: first power conversion module 422, 722: inverter
424, 724: filter 710: current controller
712: Current command value calculation unit

Claims (13)

계통 연계시 계통에서 제공되는 전력을 배터리 관리장치에 제공하고 배터리 관리장치에서 제공되는 전력을 계통에 제공하는 제1 운전모드로 동작하고, 계통 비연계시 배터리 관리장치에서 제공되는 전력을 부하에 직접 공급하는 제2 운전모드로 동작하는 N개의 전력변환부; 및
상기 전력변환부가 제2 운전모드로 동작할 때, 상기 전력변환부의 충전 또는 방전 전력량과 상기 전력변환부의 개수에 기초하여 상기 전력변환부의 분담 전력량을 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 N개의 전력변환부는,
제2 운전모드로 동작시 상기 분담 전력량을 기초로 제1 출력전류가 부하에 인가되도록 제1 출력전압을 제어하는 전류 제어형 전력 변환부; 및
제2 운전모드로 동작시 부하에 일정한 전압이 공급되도록 제2 출력전압을 제어하되, 상기 전류 제어형 전력 변환부가 동작하기 이전의 시간 동안 제2 출력전류가 임계치 이상이 되면 상기 제2 출력전압을 단계적으로 감소시키는 전압 제어형 전력변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The system is operated in a first operation mode in which the power provided from the system is supplied to the battery management apparatus and the power provided from the battery management apparatus is supplied to the system when the system is connected and the power supplied from the battery management apparatus is directly supplied to the load N power conversion units operating in a second operation mode in which the first and second operation modes are activated; And
And a control unit for calculating a shared power amount of the power conversion unit based on a charge or discharge power amount of the power conversion unit and a number of the power conversion units when the power conversion unit operates in a second operation mode,
Wherein the N power converters comprise:
A current control type power converter for controlling a first output voltage so that a first output current is applied to a load based on the shared power amount when operating in a second operation mode; And
Controlling the second output voltage such that a constant voltage is supplied to the load in the second operation mode, and when the second output current exceeds the threshold value for a time before the current controlled power converter operates, And a voltage-controlled power converter for decreasing the voltage of the battery to a predetermined voltage.
제1항에 있어서,
상기 전류 제어형 전력변환부는,
배터리 관리장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 공급하는 제1 전압변환모듈;
상기 제어부로부터 상기 분담 전력량을 수신하고, 상기 분담 전력량을 상기 제1 전압변환모듈에서 출력되는 제1 출력전압의 값으로 제산하고, 상기 제1 전압변환모듈에서 상기 제1 출력전류가 부하에 인가되도록 상기 제1 출력전압을 제어하는 전류 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the current control type power conversion unit comprises:
A first voltage conversion module for converting the DC power supplied from the battery management device into AC power and supplying the AC power to the load;
Dividing the shared power amount by the value of the first output voltage outputted from the first voltage conversion module, and controlling the first output voltage to be applied to the load in the first voltage conversion module And a current controller for controlling the first output voltage.
제1항에 있어서,
상기 전압 제어형 전력변환부는,
배터리 관리장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하로 공급하는 제2 전압변환모듈;
상기 제2 전압변환모듈에서 출력되는 제2 출력전류가 제1 임계치 이상이면 상기 제2 전압변환모듈에서 출력되는 제2 출력전압의 감소량을 지수함수적으로 증가시키고, 상기 제2 출력전류가 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상이면 상기 제2 출력전압의 감소량을 선형적으로 증가시키는 전압 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the voltage-controlled-
A second voltage conversion module that converts the DC power supplied from the battery management device into AC power and supplies the AC power to the load;
Wherein the second output voltage is increased by an exponential function when the second output current outputted from the second voltage conversion module is equal to or greater than a first threshold value, And a voltage controller for linearly increasing the amount of reduction of the second output voltage when the second threshold value is greater than a second threshold value.
제3항에 있어서,
상기 제2 전압변환모듈은, 상기 배터리 관리장치로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터를 포함하고,
상기 전압 제어기는, 상기 인버터의 게이팅 기준전압을 조절하여 상기 제2 출력전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the second voltage conversion module includes an inverter for converting DC power supplied from the battery management device into AC power,
Wherein the voltage controller adjusts the gating reference voltage of the inverter to reduce the second output voltage.
제3항에 있어서,
상기 전압 제어기는,
상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값을 상기 전력변환부의 개수로 제산한 값을 상기 제1 임계치로 설정하고,
상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값을 상기 제2 임계치로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the voltage controller comprises:
Sets a value obtained by dividing a value of a rated current of the battery energy storage system by the number of the power conversion units to the first threshold value,
And sets the value of the rated current of the battery energy storage system to the second threshold value.
제3항에 있어서,
상기 제2 출력전류가 제1 임계치 이상일 때 상기 제2 출력전압의 감소량은 수학식
Figure pat00003
를 이용하여 산출하고,
상기 수학식에서 a는 미리 정해진 가중치이고, x는 상기 제2 전압변환모듈에서 출력되고 있는 제2 출력전류의 값이며, N은 전력변환부의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
And when the second output current is equal to or greater than the first threshold value,
Figure pat00003
, &Lt; / RTI &gt;
Wherein a is a predetermined weight, x is a value of a second output current output from the second voltage conversion module, and N is a number of power conversion units.
제3항에 있어서,
상기 제2 출력전류가 제2 임계치 이상일 때 상기 제2 출력전압의 감소량은 수학식
Figure pat00004
를 이용하여 산출하고,
상기 수학식에서 x는 상기 제2 전압변환모듈에서 출력되고 있는 제2 출력전류의 값이고, x1은 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값이며, x2는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전류의 값이고, y1은 계통 허용 전압 변동값이며, y2는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 한계 전압 변동값을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
And when the second output current is equal to or greater than the second threshold value,
Figure pat00004
, &Lt; / RTI &gt;
X is the value of the rated current of the battery energy storage system, x2 is the value of the limiting current of the battery energy storage system, , y1 is a grid allowable voltage variation value, and y2 is a limit voltage variation value of the battery energy storage system.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 N개의 전력변환부로부터 각 전력변환부의 충전 또는 방전 전력량을 수신하고,
상기 각 전력변환부의 충전 또는 방전 전력량을 합산한 값을 상기 전력변환부의 개수로 제산한 값을 상기 전력변환부의 분담 전력량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
Receiving the charging or discharging power amount of each power converting unit from the N power converting units,
And a value obtained by dividing a value obtained by adding up the charge or discharge power amount of each of the power conversion sections to the number of the power conversion sections is calculated as a shared power amount of the power conversion section.
전류 제어형 전력변환부와 전압 제어형 전력변환부를 포함하는 N개의 전력변환부를 갖는 배터리 에너지 관리 시스템의 제어 방법으로서,
상기 전류 제어형 전력변환부의 분담 전력량을 산출하는 단계;
상기 분담 전력량을 상기 전류 제어형 전력변환부로 전송하는 단계; 및
상기 전류 제어형 전력변환부가 상기 분담 전력량을 기초로 동작하기 이전의 시간 동안 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전류가 임계치 이상이 되면 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전압이 단계적으로 감소되도록 상기 전압 제어형 전력변환부의 출력전압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
A control method of a battery energy management system having N power converters including a current controlled power converter and a voltage controlled power converter,
Calculating a shared power amount of the current controlled power converter;
Transmitting the shared power amount to the current controlled power converter; And
When the output current of the voltage controlled power converter becomes equal to or higher than a threshold value for a time before the current controlled power converter operates based on the shareable power amount, And controlling an output voltage of the battery.
제9항에 있어서,
상기 제어하는 단계에서,
상기 출력전류가 제1 임계치 이상이면 상기 출력전압의 감소량을 지수함수적으로 증가시키고, 상기 출력전류가 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상이면 상기 출력전압의 감소량을 선형적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
10. The method of claim 9,
In the controlling step,
And increases the decrease amount of the output voltage exponentially if the output current is equal to or greater than the first threshold value and linearly increases the decrease amount of the output voltage when the output current is equal to or greater than the second threshold value, Of the battery energy storage system.
제10항에 있어서,
상기 제1 임계치는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값을 상기 전력변환부의 개수로 제산한 값이고, 상기 제2 임계치는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first threshold value is a value obtained by dividing a value of a rated current of the battery energy storage system by the number of the power conversion units and the second threshold value is a value of a rated current of the battery energy storage system. / RTI &gt;
제9항에 있어서,
상기 제어하는 단계에서,
상기 출력전류가 제1 임계치 이상이면 상기 출력전압의 감소량은 수학식
Figure pat00005
를 이용하여 산출하고,
상기 출력전류가 제2 임계치 이상이면 상기 출력전압의 감소량은 수학식
Figure pat00006
를 이용하여 산출하며,
상기 수학식에서 a는 미리 정해진 가중치이고, x는 상기 전압 제어형 전력변환부에서 출력되고 있는 출력전류의 값이며, N은 전력변환부의 개수이고, x1은 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 정격전류의 값이며, x2는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 한계전류의 값이고, y1은 계통 허용 전압 변동값이며, y2는 상기 배터리 에너지 저장 시스템의 한계 전압 변동값인 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
10. The method of claim 9,
In the controlling step,
If the output current is equal to or greater than the first threshold value,
Figure pat00005
, &Lt; / RTI &gt;
And when the output current is equal to or greater than the second threshold value,
Figure pat00006
, &Lt; / RTI &gt;
Where x is a value of the rated current of the battery energy storage system, and x is a value of the rated current of the battery energy storage system, x2 is a value of a limit current of the battery energy storage system, y1 is a grid allowable voltage variation value, and y2 is a limit voltage variation value of the battery energy storage system.
제9항에 있어서,
상기 제어하는 단계에서,
상기 전압 제어형 전력변환부에 포함된 인버터의 게이팅 기준전압을 조절하여 상기 출력전압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
10. The method of claim 9,
In the controlling step,
And controlling the gating reference voltage of the inverter included in the voltage controlled power converter to reduce the output voltage.
KR1020130167026A 2013-12-30 2013-12-30 Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System KR101549313B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130167026A KR101549313B1 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130167026A KR101549313B1 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150078009A true KR20150078009A (en) 2015-07-08
KR101549313B1 KR101549313B1 (en) 2015-09-01

Family

ID=53790643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130167026A KR101549313B1 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101549313B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220119887A (en) * 2021-02-22 2022-08-30 제주대학교 산학협력단 System for reducing unbalanced current in microgrid
CN116137940A (en) * 2021-09-18 2023-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 Charging method, charging device and charging system of power battery

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010178495A (en) 2009-01-29 2010-08-12 Panasonic Corp Power conversion apparatus and power conversion system
KR101128377B1 (en) * 2010-05-25 2012-03-23 고은순 A electrical energy saver with improved power quality

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220119887A (en) * 2021-02-22 2022-08-30 제주대학교 산학협력단 System for reducing unbalanced current in microgrid
CN116137940A (en) * 2021-09-18 2023-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 Charging method, charging device and charging system of power battery
CN116137940B (en) * 2021-09-18 2024-02-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 Charging method, charging device and charging system of power battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR101549313B1 (en) 2015-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3148037B1 (en) Energy storage system
US10763682B2 (en) Energy storage system and controlling method thereof
CN106549486B (en) System and method for operating an uninterruptible power supply
JP6123896B2 (en) Power system
US20130181519A1 (en) Power conversion system for energy storage system and controlling method of the same
US10516365B1 (en) DC voltage control in renewable energy based multilevel power converter
KR101538232B1 (en) Battery Conditioning System and Battery Energy Storage System Including That Battery Conditioning System
KR20120111406A (en) Battery system, controlling method thereof, and energy storage system including same
AU2015305296A1 (en) Control of multiple battery groups
JP2013169083A (en) Power supply system
KR101571954B1 (en) Battery Energy Storage System Capable of Emergency Operation and Method for Emergency Operation of Battery Energy Storage System Under Error of Battery Rack
US9680370B2 (en) Power converting system and method of controlling the same
KR102243021B1 (en) Hybrid energy storage system and method of contolling the same
KR102142983B1 (en) Customer load management system using Uninterruptible Power Supply
KR101634012B1 (en) Battery Conditioning System Capable of Controlling Unbalancing Between Battery Racks and Method for Controlling Unbalancing Between Battery Racks
KR101549313B1 (en) Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System
KR101905196B1 (en) System for storing energy and method for controlling the same
JP7218453B1 (en) Uninterruptible power system
WO2021079593A1 (en) Power supply device
Lee et al. Small-signal modeling, integration, and hardware implementation for optimized DC distribution system based on hierarchical control master–slave structure
KR102537696B1 (en) Soc management apparatus of energy storage device, and method therefor
KR101167795B1 (en) Power Conditioning System, Battery Energy Storage System, and Method for Charging Condenser of Power Conditioning System
US20240136821A1 (en) Energy storage system associated with solar system and method for controlling energy storage system
KR20230049243A (en) Energy storage system connected to photovolatic system and controlling method thereof
US20230275437A1 (en) Power distribution device and method using droop control

Legal Events

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

Payment date: 20180727

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190801

Year of fee payment: 5