KR20160070680A - 전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템 - Google Patents

전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템 Download PDF

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토시키 다쓰타
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Abstract

본 발명의 전원 시스템은, 제1 직류 전력을 발전하고, 상기 제1 직류 전력을 직류 공급선에 공급하는 태양광 발전 장치, 상기 제1 직류 전력을 제1 교류 전력으로 변환하고, 상기 제1 교류 전력을 기지국 장치가 구비하는 교류 부하에 공급하는 제1 전력 변환 장치, 제2 교류 전력을 발전하는 제2 발전 장치, 상기 제2 교류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하고, 상기 제2 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 제2 전력 변환 장치, 전력을 축전하는 제1 축전 장치, 상기 제1 축전 장치와 직렬로 접속되고, 상기 직류 공급선에서 공급된 직류 전력을 상기 제1 축전 장치를 충전하기 위한 직류 전력으로 변환하는 제1 변환 및 상기 제1 축전 장치가 출력하는 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환을 선택적으로 수행하는 제3 전력 변환 장치, 및 상기 제1 교류 전력이 상기 교류 부하의 전원 전력으로서 부족할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제2 변환을 수행시키고, 상기 전원 전력이 충분할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제1 변환을 수행시키도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM AND BASE STATION SYSTEM}
본 발명은 전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템에 관한 것이다.
현재, 스마트 폰 또는 휴대폰이 활발히 보급되고 있으며, 휴대폰의 기지국(이하, 휴대 기지국 라고 함)을 각지에 설치할 필요가 생기고 있다.
휴대 기지국을 동작시키기 위해서 전력을 공급하는 전원 시스템은 상용전력계통을 이용해서 교류 전력을 공급하는 것이 일반적이다(특허문헌 1 참조).
그러나 휴대 기지국은 인구가 적은 외진 곳에 설치되는 경우가 많기 때문에 상용전력계통을 이용할 수 없는 경우가 있고, 또는 이용할 수 있더라도 상용전력계통으로부터 전력을 공급하기 위한 공사에 과다한 비용을 필요로 하는 경우가 많다.
이로 인해, 휴대 기지국에 전력을 공급하는 전원 시스템은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 자체적으로 전력을 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하도록 이루어진 것으로, 그 목적은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있는 전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템을 제공함에 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2000-041336
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있는 전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전원 시스템은, 제1 직류 전력을 발전하고, 상기 제1 직류 전력을 직류 공급선에 공급하는 태양광 발전 장치, 상기 제1 직류 전력을 제1 교류 전력으로 변환하고, 상기 제1 교류 전력을 기지국 장치가 구비하는 교류 부하에 공급하는 제1 전력 변환 장치, 제2 교류 전력을 발전하는 제2 발전 장치, 상기 제2 교류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하고, 상기 제2 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 제2 전력 변환 장치, 전력을 축전 하는 제1 축전 장치, 상기 제1 축전 장치와 직렬로 접속되고, 상기 직류 공급선에서 공급된 직류 전력을 상기 제1 축전 장치를 충전하기 위한 직류 전력으로 변환하는 제1 변환 및 상기 제1 축전 장치가 출력하는 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환을 선택적으로 수행하는 제3 전력 변환 장치, 및 상기 제1 교류 전력이 상기 교류 부하의 전원 전력으로서 부족할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제2 변환을 수행시키고, 상기 전원 전력이 충분할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제1 변환을 수행시키도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제1 직류 전력과 상기 제2 직류 전력을 선택적으로 상기 직류 공급선에 공급하는 전환기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 태양광 발전 장치가 소정 전력 이상의 발전을 하는 경우에 상기 제1 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하도록 상기 전환기를 제어하고, 상기 태양광 발전 장치가 상기 소정 전력 미만의 발전을 하는 경우에 상기 제2 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하도록 상기 전환기를 제어할 수 있다.
상기 직류 공급선은 상기 네트워크 직류 공급선과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 직류 공급선에 접속되는 제2 축전 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 축전 장치는 복수 개이고, 상기 제어부는, 복수의 상기 제1 축전 장치의 축전율이 서로 균등하도록, 복수의 상기 제1 축전 장치 각각에 대하여 상기 제1 변환 및 상기 제2 변환을 선택적으로 제어할 수 있다.
복수의 상기 제1 축전 장치에 대응되는 상기 제3 전력 변환 장치가 복수 개일 수 있다.
상기 전원 시스템은 복수 개이고, 복수의 상기 전원 시스템은 상기 네트워크 직류 공급선을 통해서 전력 네트워크와 연결되고, 복수의 상기 전원 시스템 중에서 상기 전원 전력이 부족한 전원 시스템은, 다른 전원 시스템으로부터 상기 전력 네트워크를 개재해서 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있는 전원 시스템 및 이를 포함하는 기지국 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터 장치 및 쌍방향 초퍼 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정류 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전환기의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 쌍방향 초퍼 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 의한 기지국 시스템(1)은 전원 시스템(10) 및 기지국 장치(8)를 포함한다.
기지국 장치(8)는, 예를 들면, 휴대폰 기지국에 있어서의 무선 통신국의 기능을 가지는 장치이다.
기지국 장치(8)는 교류 전력에 의해 동작하는 교류 부하(80)를 구비하고 있다.
전원 시스템(10)은 기지국 장치(8)가 구비하는 교류 부하(80)에 전원전력을 공급하는 전원 시스템으로서, 상용전력계통을 이용하지 않고 교류 부하(80)에 전원전력을 공급한다.
전원 시스템(10)은 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5), 축전 장치(6), 인버터 장치(7) 및 제어 장치(11)를 포함한다.
태양광 발전 장치(2)는 태양광을 받아 태양광의 일사량에 따른 직류 전력을 발전한다. 태양광 발전 장치(2)는 발전한 해당 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
한 실시예에 따른 태양광 발전 장치(2)는 태양 전지 패널(21), DC/DC 변환기(22) 및 일사계(23)를 포함한다.
태양 전지 패널(21)은 태양 전지의 기본단위인 태양 전지 소자 또는 태양 전지 셀을 복수 개 구비하고, 태양 전지 소자를 배열하여 모듈화한 것이다.
태양 전지 패널(21)은 예를 들면, 태양광을 수광 해서 발전하고, 태양광의 일사량에 따른 직류 전력을 출력한다.
DC/DC 변환기(22)는 태양 전지 패널(21)이 출력한 직류 전력을 변환한 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 출력한다.
일사계(23)는 태양 전지 패널(21)이 설치되어 있는 장소의 일사량을 측정한다.
한편, 태양광 발전 장치(2)는 DC/DC 변환기(22)를 이용하고, MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 통해 태양 전지 패널(21)이 발전한 전력을 최대한으로 이용할 수도 있다.
풍력 발전 장치(3)는 풍력에 의해 교류 전력을 발전하는 발전 장치이다.
한 실시예에 따른 풍력 발전 장치(3)는 풍차(31), 풍력계(32) 및 발전기(33)를 포함한다.
풍차(31)은 바람을 받아서 회전하고, 풍력에 따른 회전운동으로 변환한다.
풍력계(32)는 풍력 발전 장치(3)가 설치되어 있는 장소의 풍력을 계측한다. 풍력계(32)는 풍차(31)의 회전수에 따라 풍력을 계측한다.
발전기(33)는 예를 들면, 풍차(31)의 회전축과 연결되어 있는 동기 또는 유도 발전기다. 발전기(33)는 풍차(31)의 회전운동에 의해 교류 전력을 발전하고, 발전한 교류 전력을 정류 장치(4)에 출력한다.
인버터 장치(7)(제1 전력 변환 장치의 한 실시예)는 직류 공급선(L1)에 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC/AC 변환기이다. 인버터 장치(7)는 변환한 해당 교류 전력을 전원전력으로서 교류 부하(80)에 공급한다.
정류 장치(4)(제2 전력 변환 장치의 한 실시예)는 풍력 발전 장치(3)가 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 AC/DC 변환기이다. 정류 장치(4)는 변환한 해당 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
축전 장치(6)(제1 축전 장치의 한 실시예)는 예를 들면, 리튬이온 축전지 등의 전력을 축전 하는 축전지다. 축전 장치(6)는 쌍방향 초퍼 장치(5)(bidirectional chopper device)를 개재해서 직류 공급선(L1)에 접속되어 있다.
다시 말해, 축전 장치(6)는 쌍방향 초퍼 장치(5)과 직렬로 접속되어 있다.
축전 장치(6)는 예를 들면, 복수의 전지 셀(50)을 구비하고, 복수의 전지 셀(50)에 의해 소정의 전압을 출력하도록 구성된다.
축전 장치(6)는 태양광 발전 장치(2) 및 풍력 발전 장치(3)가 발전한 전력에 잉여분이 생겼을 경우에 이러한 잉여 전력을 축전 하고, 전력에 부족분이 생겼을 경우에 방전해서 부족분을 보충한다.
한편, 축전 장치(6)의 용량은 전력 부족분을 보충함과 동시에, 태양광 발전 장치(2) 또는 풍력 발전 장치(3)에 문제가 발생했을 경우에, 복구 대응 작업원을 파견해서 복구시키는데도 충분한 용량일 수 있다.
쌍방향 초퍼 장치(5)(제3 전력 변환 장치의 한 실시예)는 예를 들면, DC/DC 변환기이며, 축전 장치(6)와 직렬로 접속되어 있다.
쌍방향 초퍼 장치(5)는 직류 공급선(L1)으로부터 공급된 직류 전력을 축전 장치(6)에 충전하는 직류 전력으로 변환하는 제1 변환과, 축전 장치(6)가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환을 전환함으로써 쌍방향으로 변환할 수 있다.
제어 장치(11)(제어부의 한 실시예)는 전원 시스템(10)을 통괄적으로 제어한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5) 및 인버터 장치(7)를 제어한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 전원전력이 남을 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)가 상술한 제1 변환을 수행하도록 제어한다.
또한, 제어 장치(11)는 예를 들면, 교류 부하(80)에 대하여 공급되는 전원전력이 부족할 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)가 상술한 제2 변환을 수행하도록 제어한다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 태양광 발전 장치(2) 및 풍력 발전 장치(3)가 발전한 전력에 잉여가 생긴 경우에, 축전 장치(6)에 해당 발전한 전력을 축전하고, 태양광 발전 장치(2) 및 풍력 발전 장치(3)가 발전한 전력이 부족한 경우에, 축전 장치(6)에 미리 축전된 전력에 의해 부족분을 보충하게 제어한다.
구체적으로, 제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)의 일사계(23)로부터 취득한 일사량에 따라, 태양광 발전 장치(2)의 발전량을 추정한다.
또한, 제어 장치(11)는 예를 들면, 풍력 발전 장치(3)의 풍력계(32)로부터 취득한 풍력값에 따라, 풍력 발전 장치(3)의 발전량을 추정한다.
제어 장치(11)는 추정한 태양광 발전 장치(2)의 발전량 및 풍력 발전 장치(3)의 발전량의 합산 값이, 교류 부하(80)에 의해 소비되는 전력량 이상인지 아닌지에 따라 전원전력의 잉여 여부를 판정한다.
제어 장치(11)는 전원전력이 잉여라고 판정했을 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 대하여, 제1 변환을 수행하도록 지시하고, 축전 장치(6)에 충전시킨다.
또한, 제어 장치(11)는 전원전력이 부족하다고 판정했을 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 대하여, 제2 변환을 수행하도록 지시하고, 축전 장치(6)가 축전한 전력을 직류 공급선(L1)에 출력시킨다.
한편, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)를 개재하여 축전 장치(6)의 출력 전압을 취득하고, 취득한 해당 출력 전압에 따라, 축전 장치(6)가 만충전 상태인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6)가 만충전 상태라고 판정했을 경우에, 제1 변환 및 제2 변환을 수행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5)를 정지시킨다.
또, 제어 장치(11)는 풍력계(32)로부터 취득한 풍력값에 따라 추정한 풍력 발전 장치(3)의 발전량이 소정의 발전량 미만일 경우에, 정류 장치(4)의 동작을 정지시킨다.
또, 제어 장치(11)는 일사계(23)로부터 취득한 일사량에 따라 추정한 태양광 발전 장치(2)의 발전량이 소정의 발전량 미만일 경우에, DC/DC 변환기(22)의 동작을 정지시킨다.
그 다음에, 도면을 참조하여 본 실시예의 전원 시스템(10)의 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터 장치(7) 및 쌍방향 초퍼 장치(5)의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전원 시스템(10)이 기동했을 때 제어 장치(11)는 인버터 장치(7)를 동작시킨다(S101).
이에 따라, 인버터 장치(7)는 직류 공급선(L1)의 직류 전력을 소정의 교류 전력으로 변환하고, 변환된 교류 전력을 교류 부하(80)에 공급한다.
그 다음에, 제어 장치(11)는 발전량이 충분할 것인가 아닌가를 판정 한다(S102).
제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)의 일사계(23)로부터 일사량을 취득하고, 취득한 일사량에 따라, 태양광 발전 장치(2)의 발전량을 추정한다.
또, 제어 장치(11)는 예를 들면, 풍력 발전 장치(3)의 풍력계(32)로부터 풍력값을 취득하고, 취득한 풍력값에 따라, 풍력 발전 장치(3)의 발전량을 추정한다.
제어 장치(11)는 추정한 태양광 발전 장치(2)의 발전량 및 풍력 발전 장치(3)의 발전량의 합산 값이, 교류 부하(80)에 의해 소비되는 전력량 이상인가 아닌가를 판정 함으로써, 발전량이 충분할 것인가 아닌가를 판정한다.
제어 장치(11)는 발전량이 충분하다고 판정했을 경우에, 처리를 단계(S104)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 발전량이 부족하다고 판정했을 경우에, 처리를 단계(S103)로 진행시킨다.
단계(S103)에 있어서, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)를 통해 축전 장치(6)의 전력을 직류 공급선(L1)에 공급시킨다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)에 상술한 제2 변환을 수행시켜서, 축전 장치(6)의 출력 전압을 직류 공급선(L1)으로 이용가능한 소정의 전압으로 변환하여 직류 공급선(L1)에 출력한다.
단계(S103)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 처리는 단계(S102)로 돌아간다.
또, 단계(S104)에 있어서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6)가 만충전인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 쌍방향 초퍼 장치(5)를 개재하여 축전 장치(6)의 출력 전압을 취득하고, 취득한 해당 출력 전압에 따라, 축전 장치(6)가 만충전 상태인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6)가 만충전일 경우에, 처리를 단계(S105)로 진행시킨다. 또한, 제어 장치(11)는 축전 장치(6)가 만충전이 아닐 경우에, 처리를 단계(S106)로 진행시킨다.
단계(S105)에 있어서, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)를 정지시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 제1 변환 및 제2 변환 모두 수행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5)를 정지시킨다.
단계(S105)의 처리 후에, 제어 장치(11)의 처리는 단계(S102)로 돌아간다.
또한, 단계(S106)에서 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)를 통해 직류 공급선(L1)의 전력을 축전 장치(6)에 충전시킨다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)에 상술한 제1 변환을 시켜서, 축전 장치(6)를 충전 하기 위한 직류 전력으로 변환하고, 축전 장치(6)에 공급한다. 이에 따라, 축전 장치(6)가 충전된다.
단계(S106)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S102)의 처리로 돌아간다.
이와 같이, 제어 장치(11)는 정기적으로, 일사계(23)의 일사량, 풍력계(32)의 풍력값 및 축전 장치(6)의 출력 전압을 취득하고, 쌍방향 초퍼 장치(5)의 제어를 수행함으로써, 축전 장치(6)를 충방전시키는 제어를 실행한다.
그 다음에, 도 3을 참조하여, 본 실시예에 의한 정류 장치(4)의 제어에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정류 장치(4)의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어 장치(11)는 먼저, 풍력 발전량이 소정의 발전량 이상인지 아닌지를 판정 한다(S201).
제어 장치(11)는 예를 들면, 풍력 발전 장치(3)의 풍력계(32)로부터 풍력값을 취득하고, 취득한 풍력값에 따라, 풍력 발전 장치(3)의 발전량을 추정한다.
제어 장치(11)는 추정한 풍력 발전 장치(3)의 발전량이 소정의 발전량 이상인지 아닌지를 판정한다. 제어 장치(11)는 풍력발전이 소정의 발전량 이상일 경우에, 처리를 단계(S202)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 풍력발전이 소정의 발전량 미만일 경우에, 처리를 단계(S203)로 진행시킨다.
단계(S202)에 있어서, 제어 장치(11)는 정류 장치(4)를 동작시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 정류 장치(4)에 풍력 발전 장치(3)가 발전한 교류 전력을 이용가능한 소정의 전압(직류 전력)으로 변환하고, 직류 공급선(L1)에 출력한다.
단계(S202)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S201)의 처리로 돌아간다.
또한, 단계(S203)에 있어서, 제어 장치(11)는 정류 장치(4)를 정지시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 정류 장치(4)에 직류 공급선(L1)에 이용가능한 소정의 전압(직류 전력)으로의 변환을 정지시킨다.
단계(S203)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S201)의 처리로 돌아간다.
이와 같이, 제어 장치(11)는 정기적으로, 풍력계(32)로부터 풍력값을 취득하고, 정류 장치(4)의 제어를 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 기지국 장치(8)가 구비하는 교류 부하(80)에 전원전력을 공급하는 전원 시스템으로서, 상용전력계통을 이용하지 않고 교류 부하(80)에 전원전력을 공급한다.
전원 시스템(10)은 태양광 발전 장치(2), 인버터 장치(7)(제1 전력 변환 장치), 풍력 발전 장치(3)(발전 장치), 정류 장치(4)(제2 전력 변환 장치), 축전 장치(6)(제1 축전 장치), 쌍방향 초퍼 장치(5)(제3 전력 변환 장치) 및 제어 장치(11)(제어부)를 구비한다.
태양광 발전 장치(2)는 직류 전력을 발전하고, 발전한 해당 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
인버터 장치(7)는 직류 공급선(L1)에 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환한 해당 교류 전력을 전원전력으로서 교류 부하(80)에 공급한다.
풍력 발전 장치(3)는 교류 전력을 발전하고, 정류 장치(4)는 풍력 발전 장치(3)이 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 변환한 해당 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다. 축전 장치(6)는 전력을 축전 한다.
쌍방향 초퍼 장치(5)는 축전 장치(6)과 직렬로 접속되고, 직류 공급선(L1)으로부터 공급된 직류 전력을 축전 장치(6)에 충전하는 직류 전력으로 변환하는 제1 변환 및 축전 장치(6)가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환을 수행할 수 있다.
그리고, 제어 장치(11)는 교류 부하(80)에 대하여 공급되는 전원전력이 부족할 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 제2 변환을 실행 시키고, 전원전력이 남을 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 제1 변환을 실행시키는 제어를 행한다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 예를 들면, 주간에 태양광 발전 장치(2)가 발전한 전력에 따라 교류 부하(80)를 동작 시키고, 날씨가 나쁠 경우 또는 야간에 풍력 발전 장치(3)가 발전한 전력에 따라 교류 부하(80)를 동작시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 전원전력이 남을 경우에 축전 장치(6)를 충전하고, 전원전력이 부족할 경우에, 축전 장치(6)에 축전된 전력으로부터 부족분을 보충해서 교류 부하(80)를 동작시킬 수 있다.
따라서 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있다.
또, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고 있기 때문에, 상용전력계통으로부터 전력을 공급 하기 위한 공사 및 상용전력계통 측에서의 문제 발생시의 전력공급 차단 처리가 불필요하고, 상용전력계통 측의 문제 발생에 의한 전압 또는 주파수 변동을 고려할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10)은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고 있기 때문에, 전력요금이 발생하지 않는다.
또, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1)은 상술한 전원 시스템(10)과, 전원 시스템(10)이 공급하는 전원전력에 의해 동작하는 교류 부하(80)를 구비하는 기지국 장치(8)를 포함한다.
이에 따라, 본 실시형태에 의한 기지국 시스템(1)은 상술한 전원 시스템(10)과 마찬가지로, 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1)은 예를 들면, 인구가 적은 외진 곳에 기지국을 설치하는 것이 가능해진다.
다음으로, 제2 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 시스템(1a)을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1a)은 전원 시스템(10a) 및 기지국 장치(8)를 구비하고 있다.
도 4에서, 도 1의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
전원 시스템(10a)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5), 축전 장치(6), 인버터 장치(7), 제어 장치(11) 및 전환기(12)를 포함한다.
한편, 본 실시예의 전원 시스템(10a)은 전환기(12)을 구비하는 점이 상술한 제1 실시예와 상이하다.
전환기(12)는 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력 및 태양광 발전 장치(2)과는 다른 공급원(예를 들면, 풍력 발전 장치(3) 및 정류 장치(4))으로부터 공급되는 직류 전력을 전환해서 직류 공급선(L1)에 공급 가능한 개폐기이다.
즉, 전환기(12)는 태양광 발전 장치(2)로부터의 직류 공급선(L11)과 정류 장치(4)로부터의 직류 공급선(L12)을 전환해서 직류 공급선(L1)에 직류 전력을 출력한다. 전환기(12)의 전환 제어는 제어 장치(11)에 의해 제어될 수 있다.
본 실시예에 의한 제어 장치(11)는 상술한 제1 실시예의 처리와 같은 제어를 수행함과 더불어 전환기(12)의 전환 제어를 수행한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)가 소정의 전력이상의 발전을 하고 있을 경우에, 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하도록 전환기(12)를 제어한다. 제어 장치(11)는 이 경우, 전환기(12)에 상술한 태양광 발전 장치(2)로부터의 직류 공급선(L11)과 직류 공급선(L1)을 접속시킨다.
또한, 제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)가 소정 전력 이상의 발전을 하지 않고 있는 경우에, 다른 공급원(예를 들면, 풍력 발전 장치(3) 및 정류 장치(4))으로부터 공급되는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하도록 전환기(12)을 제어한다. 제어 장치(11)은 이 경우, 전환기(12)에 상술한 정류 장치(4)로부터의 직류 공급선(L12)과 직류 공급선(L1)을 접속시킨다.
그 다음에, 도면을 참조하여, 본 실시형태의 전원 시스템(10a)의 동작에 대하여 설명한다.
한편, 본 실시예에 있어서의 인버터 장치(7) 및 쌍방향 초퍼 장치(5)의 제어와, 정류 장치(4)의 제어는 제1 실시예와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전환기의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제어 장치(11)는 먼저, 태양광 발전량이 소정의 발전량 이상인지 아닌지를 판정 한다(S301).
제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)의 일사계(23)로부터 일사량을 취득하고, 취득한 일사량에 따라, 태양광 발전 장치(2)의 발전량을 추정한다.
제어 장치(11)는 추정한 태양광 발전 장치(2)의 발전량이 소정의 발전량 이상인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 태양광발전이 소정의 발전량 이상일 경우에, 처리를 단계(S302)로 진행시킨다.
또한, 제어 장치(11)는 풍력발전이 소정의 발전량 미만일 경우에, 처리를 단계(S303)로 진행시킨다.
단계(S302)에서, 제어 장치(11)는 태양광 발전 장치(2)로부터의 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2)로부터 공급되는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하도록 전환기(12)를 제어한다. 제어 장치(11)는 이 경우, 전환기(12)에 상술한 태양광 발전 장치(2)로부터의 직류 공급선(L11)과 직류 공급선(L1)을 접속시킨다.
단계(S302)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S301)의 처리로 돌아간다.
또, 단계(S303)에 있어서, 제어 장치(11)는 풍력 발전 장치(3)로부터의 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
제어 장치(11)는 예를 들면, 정류 장치(4)로부터 공급되는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하도록 전환기(12)를 제어한다. 제어 장치(11)는 전환기(12)에 상술한 정류 장치(4)로부터의 직류 공급선(L12)과 직류 공급선(L1)을 접속시킨다.
단계(S303)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S301)의 처리로 돌아간다.
이와 같이, 제어 장치(11)는 정기적으로, 일사계(23)로부터 일사량을 취득하고, 전환기(12)의 제어를 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10a) 및 기지국 시스템(1a)은 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력과 태양광 발전 장치(2)와는 다른 공급원으로부터 공급되는 직류 전력을 전환해서 직류 공급선(L1)에 공급가능한 전환기(12)를 포함한다.
그리고, 제어 장치(11)는 태양광 발전 장치(2)가 소정 전력이상의 발전을 하고 있을 경우에, 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하도록 전환기(12)를 제어한다.
또, 제어 장치(11)는 태양광 발전 장치(2)가 소정의 전력 이상의 발전을 하지 않고 있을 경우에, 다른 공급원으로부터 공급되는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하게 전환기(12)를 제어한다.
여기에서, 다른 공급원에는 정류 장치(4)가 포함된다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10a) 및 기지국 시스템(1a)은 태양광 발전 장치(2)가 발전한 전력을 우선적으로 이용하고, 태양광 발전 장치(2)의 발전량이 부족할 경우에, 다른 공급원인 예를 들면, 풍력 발전 장치(3) 및 정류 장치(4)로부터의 전력을 이용 할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10a) 및 기지국 시스템(1a)은 제1 실시예와 마찬가지로, 전원전력이 남을 경우에 축전 장치(6)를 충전하고, 전원전력이 부족할 경우에, 축전 장치(6)에 축전한 전력으로부터 부족분을 보충해서 교류 부하(80)을 동작 시킬 수 있다.
따라서 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10a) 및 기지국 시스템(1a)은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 제1 실시예와 마찬가지로, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있다.
다음으로, 제3 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기지국 시스템(1b)을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1b)은 전원 시스템(10b) 및 기지국 장치(8)을 포함한다.
한편, 도 6에서는 도 1의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
전원 시스템(10b)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5a), 복수의 축전 장치(61~6N), 인버터 장치(7) 및 제어 장치(11)를 포함한다.
한편, 본 실시예의 전원 시스템(10b)은 복수의 축전 장치(61~6N)를 구비하는 점이 상술한 제1 실시예와 상이하다. 도 6의 복수의 축전 장치(61~6N)는 각각 서로 동일한 구성일 수 있다.
복수의 축전 장치(61~6N)는 각각이 쌍방향 초퍼 장치(5a)와 직렬로 접속되어 있다. 한편, 축전 장치(61~6N)의 기능 및 구성은 제1 실시예와 유사하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
또, 복수의 축전 장치(61~6N)의 개수는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2) 또는 풍력 발전 장치(3)에 어떠한 문제가 발생했을 경우에, 복구 대응의 작업원을 파견해서 복구시키기에 충분한 수로 정해질 수 있다.
쌍방향 초퍼 장치(5a)는 직류 공급선(L1)으로부터 공급된 직류 전력을 복수의 축전 장치(61~6N)에 충전하는 직류 전력으로 변환하는 제1 변환 및 복수의 축전 장치(61~6N)가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환으로 전환될 수 있다.
쌍방향 초퍼 장치(5a)는 예를 들면, 충전할 경우에는 복수의 축전 장치(61~6N) 중의 하나의 축전 장치에 충전하고, 복수의 축전 장치(61~6N) 중의 하나의 축전 장치가 출력하는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급한다.
쌍방향 초퍼 장치(5a)는 예를 들면, 제어 장치(11)의 제어에 따라, 복수의 축전 장치(61~6N)의 각각의 충전량(충전율)이 균등해지도록, 복수의 축전 장치(61~6N)를 순서대로 전환하고, 충방전시킨다.
본 실시예에 있어서의 제어 장치(11)는 복수의 축전 장치(61~6N)의 축전율(SOC)이 균등해지도록, 복수의 축전 장치(61~6N) 각각의 제1 변환 및 제2 변환을 변경해서 제어한다.
그 다음에, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10b)의 동작에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 의한 전원 시스템(10b)의 동작은 상술한 복수의 축전 장치(61~6N)의 축전율이 균등해지도록, 복수의 축전 장치(61~6N) 각각의 제1 변환 및 제2 변환을 전환해서 제어하는 점을 제외하고, 제1 실시예와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10b) 및 기지국 시스템(1b)은 각각이 쌍방향 초퍼 장치(5a)와 직렬로 접속되어 있는 복수의 축전 장치(61~6N)를 구비한다.
그리고, 제어 장치(11)는 복수의 축전 장치(61~6N)의 축전율이 균등해지도록, 복수의 축전 장치(61~6N) 각각의 제1 변환 및 제2 변환을 전환 제어한다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10b) 및 기지국 시스템(1b)은 쌍방향 초퍼 장치(5a)에 의해 복수의 축전 장치(61~6N)를 전환해서 제어하므로, 복수의 축전 장치(6)의 충전율을 정확하게 제어 할 수 있다.
이로 인해, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10b) 및 기지국 시스템(1b)은 복수의 축전 장치(61~6N)의 수명을 연장시키는 것이 가능해진다.
또, 용이하게 단위 축전 장치를 추가 할 수 있으므로, 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10b) 및 기지국 시스템(1b)은 복수의 축전 장치(61~6N)에 의해 교류 부하(80)를 동작시키는 것이 가능한 시간을 연장시킬 수 있다.
따라서 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10b) 및 기지국 시스템(1b)은 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 더욱 적합하게 전력을 공급 할 수 있다.
그 다음에, 제4 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기지국 시스템(1c)을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1c)은 전원 시스템(10c) 및 기지국 장치(8)를 포함한다.
한편, 도 7에서 도 1의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
전원 시스템(10c)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5), 축전 장치(6), 인버터 장치(7), 축전 장치(9) 및 제어 장치(11)를 포함한다.
한편, 본 실시예의 전원 시스템(10c)은 축전 장치(9)를 구비하는 점이, 상술한 제1 실시예와 상이하다. 축전 장치(9)(제2 축전 장치의 한 실시예)는 예를 들면, 리튬이온 축전지 등의 전력을 축전하는 축전지다.
축전 장치(9)는 직류 공급선(L1)에 접속되고, 직류 공급선(L1)에 공급되는 소정의 전압을 출력가능한 축전 장치다.
축전 장치(9)는 예를 들면, 복수의 전지 셀(90)을 구비하고, 복수의 전지 셀(90)로부터 직류 공급선(L1)으로 이용가능한 소정 전압을 출력하도록 구성된다.
한편, 잉여전력이 발생하여 직류 공급선(L1)의 전압이 축전 장치(9)의 출력 전압 이상으로 상승했을 경우에, 축전 장치(9)는 잉여분 전력을 충전한다.
또한, 전력이 부족해서 직류 공급선(L1)의 전압이 축전 장치(9)의 출력 전압 미만으로 저하되었을 경우에, 축전 장치(9)는 부족분 전력을 보충하도록 직류 공급선(L1)에 전력을 출력한다.
이 경우, 축전 장치(9)는 축전 장치(6)보다 우선해서 충방전된다.
또, 본 실시예에서는 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)의 제어에 있어서, 추정한 태양광 발전 장치(2)의 발전량 및 풍력 발전 장치(3)의 발전량의 합산값 대신, 예를 들면, 직류 공급선(L1)의 전압값이 소정 전압값 이상인지 여부에 따라, 발전량이 충분할 것인가 아닌가를 판정한다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5)등을 개재하고, 직류 공급선(L1)의 전압값을 취득하고, 취득한 전압값이 소정의 전압값 이상일 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 제1 변환을 수행시켜서, 축전 장치(6)를 충전시킨다.
또한, 제어 장치(11)는 전압값이 소정 전압값 미만일 경우에, 쌍방향 초퍼 장치(5)에 제2 변환을 수행시켜서, 축전 장치(6)를 방전시킨다.
그 다음에, 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10c)의 동작에 대하여 설명한다.
본 실시예에 의한 전원 시스템(10c)의 동작은 상술한 발전량이 충분할 것인지 아닌지의 제어가 다른 점을 제외하고, 제1 실시예와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10c) 및 기지국 시스템(1c)은 직류 공급선(L1)에 접속되고, 직류 공급선(L1)에 공급되는 소정의 전압을 출력가능한 축전 장치(9)(제2 축전 장치)를 구비하고 있다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10c) 및 기지국 시스템(1c)은 쌍방향 초퍼 장치(5)를 개재해서 직류 공급선(L1)에 접속되는 축전 장치(6)를 구성하는 전지 셀(60)의 개수를 줄일 수 있다.
또, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10c) 및 기지국 시스템(1c)은 축전 장치(9)를 직류 공급선(L1)에 직접 접속 함으로써, 직류 공급선(L1)에 공급되는 잉여전력을 효율적으로 축전 장치(9)에 축전 할 수 있다.
또, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10c) 및 기지국 시스템(1c)은 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 기지국에 적합하게 전력을 공급 할 수 있다.
다음으로, 제5 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기지국 시스템(1d)을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1d)은 전원 시스템(10d)과 기지국 장치(8)를 포함한다.
한편, 도 8에서 도 1 및 도 6의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
전원 시스템(10d)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5a), 복수의 축전 장치(61~6N), 인버터 장치(7), 복수의 축전 장치(91~9N) 및 제어 장치(11)를 포함한다.
한편, 본 실시예의 전원 시스템(10d)은 상술한 제4 실시예의 축전 장치(9)를 복수로 하고 상술한 제3 실시예와 조합한 실시예이다.
한편, 도 8에서 복수의 축전 장치(91~9N) 각각은 서로 동일한 구성이다.
또한, 복수의 축전 장치(61~6N) 및 복수의 축전 장치(91~9N)의 개수는 예를 들면, 태양광 발전 장치(2) 또는 풍력 발전 장치(3)에 어떠한 문제가 발생했을 경우에, 복구 대응의 작업원을 파견해서 복구시키기에 충분한 개수로 정해질 수 있다.
한편, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10d)의 동작은 상술한 제3 실시예 및 제4 실시예와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10d) 및 기지국 시스템(1d)은 각각 쌍방향 초퍼 장치(5a)와 직렬로 접속되어 있는 복수의 축전 장치(61~6N)와 직류 공급선(L1)에서 접속되고, 직류 공급선(L1)에 공급되는 소정 전압을 출력가능한 복수의 축전 장치(91~9N)을 구비하고 있다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10d) 및 기지국 시스템(1d)은 복수의 축전 장치(61~6N)에 의해 교류 부하(80)를 동작시키는 것이 가능한 시간을 연장시킬 수 있는 동시에, 복수의 축전 장치(61~6N)의 수명을 더욱 연장시키는 것이 가능해진다.
다음으로, 제6 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 기지국 시스템을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1e)은 전원 시스템(10e)과 기지국 장치(8)를 구비한다.
한편, 도 9에서 도 1의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
전원 시스템(10e)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5A, 5B), 축전 장치(6A, 6B), 인버터 장치(7) 및 제어 장치(11)을 포함한다.
여기에서, 쌍방향 초퍼 장치(5A) 및 쌍방향 초퍼 장치(5B)는 상술한 쌍방향 초퍼 장치(5)와 동일한 구성이므로, 여기서는 쌍방향 초퍼 장치(5A) 및 쌍방향 초퍼 장치(5B)의 설명을 생략한다.
또, 축전 장치(6A) 및 축전 장치(6B)는 상술한 축전 장치(6)와 동일한 구성이므로, 여기서는 축전 장치(6A) 및 축전 장치(6B)의 설명을 생략한다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10e)은 쌍방향 초퍼 장치(5) 및 축전 장치(6)의 세트를 복수 구비하고 있다.
한편, 본 실시예에서 제어 장치(11)는 전력이 부족할 경우에, 축전 장치(6A)로부터 먼저 방전 시키고, 축전 장치(6A)의 충전량이 없어지면, 그 다음에, 축전 장치(6B)로부터 방전하도록 제어한다.
다음으로, 도 10을 참조하여 본 실시형태의 전원 시스템(10e)의 동작에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 인버터 장치(7) 및 쌍방향 초퍼 장치(5A, 5B)의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전원 시스템(10e)이 기동했을 때에 먼저, 제어 장치(11)는 인버터 장치(7)를 동작시킨다(S401).
이에 따라, 인버터 장치(7)는 직류 공급선(L1)의 직류 전력을 소정의 교류 전력으로 변환하고, 변환한 교류 전력을 교류 부하(80)에 공급한다.
그 다음에, 제어 장치(11)는 발전량이 충분할 것인지 아닌지를 판정 한다(S402).
제어 장치(11)는 발전량이 충분하다고 판정했을 경우에, 처리를 단계(S403)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 발전량이 충분하지 않다고 판정했을 경우에, 처리를 단계(S410)로 진행시킨다.
단계(S403)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)가 충전중인 동시에 만충전인지 아닌지를 판정한다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)가 제1 변환이 수행되고 있으며, 또한 축전 장치(6B)가 만충전일 경우에, 처리를 단계(S404)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)가 제1 변환이 수행되고 있지 않거나, 또는 축전 장치(6B)가 만충전이 아닐 경우에, 처리를 단계(S405)로 진행시킨다.
단계(S404)에서, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)에 제1 변환 및 제2 변환 모두 실행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다.
단계(S404)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S402)로 돌아가서 처리를 수행한다.
또한, 단계(S405)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6A)가 충전 중인 동시에 만충전인지 아닌지를 판정한다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)가 제1 변환이 수행되고 있고, 또한 축전 장치(6A)가 만충전일 경우에, 처리를 단계(S406)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)가 제1 변환이 수행되지 않고, 또는 축전 장치(6A)가 만충전이 아닐 경우에, 처리를 단계(S407)로 진행시킨다.
단계(S406)에서, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)를 정지시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)에 제1 변환 및 제2 변환를 모두 실행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5A)를 정지시킨다.
단계(S406)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 처리를 단계(S402)로 되돌린다.
또한, 단계(S407)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)가 충전중 인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6B)가 충전중일 경우에, 처리를 단계(S408)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)가 충전중이 아닐 경우에, 처리를 단계(S409)로 진행시킨다.
단계(S408)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6A)를 충전시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)에 제1 변환을 수행시켜서, 축전 장치(6A)를 충전 하기 위한 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 축전 장치(6A)에 공급한다.
이에 따라, 축전 장치(6A)가 충전된다. 단계(S408)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S402)의 처리로 되돌린다.
또한, 단계(S409)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)를 충전시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)에 제1 변환을 수행시켜서, 축전 장치(6B)를 충전 하기 위한 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 축전 장치(6B)에 공급한다.
이에 따라, 축전 장치(6B)가 충전된다. 단계(S409)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 단계(S402)의 처리로 되돌린다.
또, 발전량이 충분하지 않은 단계(S410)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6A)의 충전량이 있을 것인지 아닌지를 판정한다.
다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)를 개재하여 축전 장치(6A)의 출력 전압을 취득하고, 취득한 해당 출력 전압에 따라, 축전 장치(6A)의 충전량이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6A)의 충전량이 소정 값 이상인지 아닌지에 따라 축전 장치(6A)의 충전량이 있을 것인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6A)의 충전량이 있을 경우에, 처리를 단계(S411)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 축전 장치(6A)의 충전량이 없을 경우에, 처리를 단계(S413)로 진행시킨다.
단계(S411)에 있어서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6A)를 방전시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)가 제2 변환을 수행하도록 제어하고, 축전 장치(6A)가 축전한 전력을 직류 공급선(L1)에 방전시킨다.
다음으로, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다(S412). 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)에 제1 변환 및 제2 변환 모두를 실행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다.
단계(S412)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 처리를 단계(S402)로 되돌린다.
또, 단계(S413)에서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)의 충전량이 있을 것인지 아닌지를 판정한다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 개재하여 축전 장치(6B)의 출력 전압을 취득하고, 취득한 해당 출력 전압에 따라, 축전 장치(6B)의 충전량이 소정 값 이상인지 아닌지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6B)의 충전량이 소정 값 이상인지 아닌지에 따라 축전 장치(6B)의 충전량이 있을지 아닐지를 판정한다.
제어 장치(11)는 축전 장치(6B)의 충전량이 있을 경우에, 처리를 단계(S 414)로 진행시킨다.
또, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)의 충전량이 없을 경우에, 처리를 단계(S416)로 진행시킨다.
단계(S414)에 있어서, 제어 장치(11)는 축전 장치(6B)를 방전시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)가 제2 변환을 수행하도록 제어하고, 축전 장치(6B)가 축전한 전력을 직류 공급선(L1)에 방전시킨다.
다음으로, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)를 정지시킨다(S415). 다시 말해, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5A)에 제1 변환 및 제2 변환 모두 실행시키지 않고 쌍방향 초퍼 장치(5A)를 정지시킨다.
단계(S415)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 처리를 단계(S402)로 되돌린다.
또한, 단계(S416)에서, 제어 장치(11)는 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다. 다시 말해, 제어 장치(11)는 단계(S412)와 동일한 처리를 수행하고, 쌍방향 초퍼 장치(5B)를 정지시킨다.
단계(S416)의 처리 후에, 제어 장치(11)는 처리를 단계(S402)로 되돌린다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10e) 및 기지국 시스템(1e)은 쌍방향 초퍼 장치(5A, 5B)와 축전 장치(6A, 6B)의 세트로 구비하고 있다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10e) 및 기지국 시스템(1e)은 축전 장치(6A, 6B)에 의해 교류 부하(80)를 동작시키는 것이 가능한 시간을 연장시킬 수 있는 동시에, 축전 장치 (6A, 6B)의 수명을 더욱 연장시키는 것이 가능해진다.
또, 본 실시예에서는 예를 들면, 축전 장치(6A)와 축전 장치(6B)의 사이에서 전력을 서로 융통할 수도 있으므로, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10e) 및 기지국 시스템(1e)은 효율적으로 축전 장치(6A) 및 축전 장치(6B)를 충방전 할 수 있다.
한편, 상술한 제6 실시예에서는 축전 장치(6A) 및 축전 장치(6B)가 각각 1 개인 예를 설명했지만, 제3 실시예와 같이 1 개의 쌍방향 초퍼 장치(5a)에 대하여 복수의 축전 장치(61~6N)가 접속하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 본 실시형태에 의한 전원 시스템(10e) 및 기지국 시스템(1e)은 한층 더 교류 부하(80)를 동작시키는 것이 가능한 시간을 연장시킬 수 있다.
다음으로, 제7 실시예에 의한 전원 시스템 및 기지국 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 기지국 시스템(1f)을 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1f)은 복수의 휴대 기지국(100A~100D) 및 감시 장치(14)를 포함한다. 여기에서 휴대 기지국(100A~100D)는 각각 서로 동일한 구성이다. 한편, 도 7에서 도 1의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
휴대 기지국(100A)은 전원 시스템(10f) 및 기지국 장치(8)를 포함한다.
또한, 전원 시스템(10f)은 태양광 발전 장치(2), 풍력 발전 장치(3), 정류 장치(4), 쌍방향 초퍼 장치(5), 축전 장치(6), 인버터 장치(7), 제어 장치(11) 및 개폐기(13)를 구비하고 있다.
한편, 본 실시예의 전원 시스템(10f)은 개폐기(13)를 구비하는 점이, 상술한 제1 실시예와 상이하다.
한편, 휴대 기지국(100A)의 직류 공급선(L1)은 개폐기(13)을 개재하여 네트워크 직류 공급선(L2)과 접속되어 있다.
여기에서, 네트워크 직류 공급선(L2)은 직류 전력을 각 휴대 기지국(100A~100D) 사이에서 서로 융통하기 위한 전력 네트워크를 구성하고 있다.
네트워크 직류 공급선(L2)은 복수의 전원 시스템(10f)의 각각의 직류 공급선(L1)이 접속가능한 전력 네트워크다.
또, 각 휴대 기지국(100A~100D)의 제어 장치(11)는 감시 장치(14) 및 네트워크(NT)를 개재해서 접속되어 있다.
여기에서, 네트워크(NT)는 예를 들면, Ethernet(등록상표)등의 네트워크다.
이와 같이, 기지국 시스템(1f)은 전원 시스템(10f) 및 기지국 장치(8)의 복수 세트, 네트워크 직류 공급선(L2) 및 감시 장치(14)를 포함한다.
개폐기(13)는 상술한 제2 실시예의 전환기(12)와 마찬가지로, 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력과 태양광 발전 장치(2)와는 다른 공급원으로부터 공급되는 직류 전력을 직류 공급선(L1)에 공급가능하다.
한편, 본 실시예에서 상술한 다른 공급원은 다른 휴대 기지국(100B, 100C, 100D)에서 공급하는 직류 전력이 공급되어 있는 네트워크 직류 공급선(L2)이다.
감시 장치(14)는 각 휴대 기지국(100A, 100B, 100C, 100D)을 감시하고, 복수의 전원 시스템 중 전원전력이 부족한 전원 시스템에 부족한 전원전력을 다른 전원 시스템으로부터 네트워크 직류 공급선(L2)을 개재해서 공급하도록 제어한다.
감시 장치(14)는 예를 들면, 각 휴대 기지국(100A, 100B, 100C, 100D)의 문제 발생 여부를 감시한다.
예시적으로, 감시 장치(14)가 복수의 휴대 기지국(100A, 100B, 100C, 100D) 중 전원전력이 부족한 휴대 기지국(100A)을 검출했다고 가정한다.
감시 장치(14)는 예를 들면, 네트워크(NT) 및 각 제어 장치(11)를 개재하여, 전원전력이 부족한 전원 시스템(10f)의 개폐기(13)과, 전원전력에 잉여분이 있는 전원 시스템의 개폐기를 접속 상태로 만들어, 각각의 직류 공급선(L1)과 네트워크 직류 공급선(L2)을 접속시킨다.
이에 따라, 네트워크 직류 공급선(L2)을 개재하여, 복수의 휴대 기지국(100A, 100B, 100C, 100D)의 사이에서 전원전력을 서로 융통할 수 있다.
또, 감시 장치(14)는 검출된 문제를 네트워크(NT)를 통해 경보하고, 복구를 위해 작업원을 호출할 수 있다.
이에 따라, 감시 장치(14)는 작업원을 상주시킬 필요없이 문제가 발생한 휴대 기지국에, 단시간에 인원을 파견하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10f) 및 기지국 시스템(1f)은 태양광 발전 장치(2)가 출력하는 직류 전력과 태양광 발전 장치(2)와는 다른 공급원으로부터 공급되는 직류 전력을 전환해서 직류 공급선(L1)에 공급가능한 개폐기(13)를 포함한다.
한편, 본 실시예에서는 다른 공급원에 다른 휴대 기지국으로부터 직류 전력이 공급되어 있는 네트워크 직류 공급선(L2)(전력 네트워크)이 포함된다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 전원 시스템(10f) 및 기지국 시스템(1f)은 다른 휴대 기지국(100B, 100C, 100D)과 전원전력을 서로 융통할 수 있으므로, 상용전력계통으로부터의 전력을 이용하지 않고, 휴대 기지국(100A)에 적합하게 전력을 공급 할 수 있다.
또, 본 실시예에서 기지국 시스템(1f)은 전원 시스템(10f)과 기지국 장치(8)의 복수 세트, 복수의 전원 시스템의 각각의 직류 공급선이 접속가능한 네트워크 직류 공급선(L2) 및 감시 장치(14)를 포함한다.
감시 장치(14)는 복수의 전원 시스템 중 전원전력이 부족한 전원 시스템에, 부족한 전원전력을 다른 전원 시스템으로부터 네트워크 직류 공급선(L2)을 개재해서 공급하도록 제어한다.
이에 따라, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1f)은 복수의 휴대 기지국(100A, 100B, 100C, 100D) 사이에서 전원전력을 서로 융통할 수 있으므로, 보다 안정되게 교류 부하(80)를 동작 시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의한 기지국 시스템(1f)은 예를 들면, 태양광 발전 장치(2) 또는 풍력 발전 장치(3)에 문제가 발생했을 경우에, 교류 부하(80)를 동작시키는 것이 가능한 시간을 연장시킬 수 있다.
이로 인해, 본 실시예에 의한 기지국 시스템(1f)은 문제로부터 복구할 때까지의 시간을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경가능하다.
예를 들면, 상기의 각 실시예는 단독으로 실시되는 예를 설명했지만, 각 실시예 중 복수를 조합해서 실시하게 할 수도 있다.
또, 상기의 각 실시예에서, 발전 장치의 일례로서, 풍력 발전 장치(3)를 구비하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 발전 장치는 예를 들면, 소수력 발전 장치, 지열 발전 장치, 조류발전 장치 등, 다른 재생 가능에너지를 이용한 발전 장치일 수 있다.
또한, 각 실시예에서 제어 장치(11)가 전원 시스템(10a~10f)의 각 구성의 제어를 일괄해서 행하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않다.
예를 들면, 전원 시스템(10a~10f)의 개별 구성이 제어부를 독립적으로 구비하고, 각 구성이 분산되어 제어되도록 할 수도 있다.
또한, 제7 실시예에 있어서, 감시 장치(14)는 각 제어 장치(11) 및 Ethernet(등록상표)에 의한 네트워크(NT)에 접속되어 있는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않다. 예를 들면, 네트워크(NT)는 유선 LAN(Local Area Network) 또는 무선 LAN의 다른 규격의 네트워크를 이용 할 수도 있다.
또한, 상술한 제어 장치(11)의 기능의 일부 또는 전부를, LSI(Large Scale Integration) 등의 집적 회로로서 구현할 수도 있다. 상술한 각 기능은 개별적으로 프로세서화 할 수도 있고, 일부, 또는 전부를 집적해서 프로세서화 할 수도 있다. 또, 집적 회로화의 방법은 LSI에 한정되지 않고 전용 회로, 또는 범용 프로세서에서 실현 할 수도 있다. 또, 반도체 기술의 진보에 의해 LSI에 대체하는 집적 회로화의 기술이 출현했을 경우, 상기 기술에 의한 집적 회로를 사용할 수도 있다.
또, 전술한 제어 장치(11) 및 감시 장치(14)는 내부에, 컴퓨터 시스템을 보유할 수 있다. 그리고, 상술한 제어 장치(11) 및 감시 장치(14)의 처리 과정은 프로그램의 형식으로 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있어, 이 프로그램을 컴퓨터가 독출해서 실행 함으로써, 상기 처리가 행해질 수 있다.
여기서 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램을 통신회선에 의해 컴퓨터에 배급하고, 이 배급을 받은 컴퓨터가 해당 프로그램을 실행하게 할 수도 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 기지국 시스템
2: 태양광 발전 장치
3: 풍력발전 장치
4: 정류 장치
5: 쌍방향 초퍼 장치
6: 축전장치
7: 인버터 장치
8: 기지국 장치
10: 전원 시스템
11: 제어장치
12: 전환기
13: 개폐기
14: 감시 장치
21: 태양 전지 패널
22: DC/DC 변환기
23: 일사계
31: 풍차
32: 풍력계
33: 발전기
60, 90: 전지 셀
80: 교류 부하
100: 휴대 기지국
L1: 직류 공급선
L2: 네트워크 직류 공급선
NT: 네트워크

Claims (7)

  1. 제1 직류 전력을 발전하고, 상기 제1 직류 전력을 직류 공급선에 공급하는 태양광 발전 장치,
    상기 제1 직류 전력을 제1 교류 전력으로 변환하고, 상기 제1 교류 전력을 기지국 장치가 구비하는 교류 부하에 공급하는 제1 전력 변환 장치,
    제2 교류 전력을 발전하는 제2 발전 장치,
    상기 제2 교류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하고, 상기 제2 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 제2 전력 변환 장치,
    전력을 축전하는 제1 축전 장치,
    상기 제1 축전 장치와 직렬로 접속되고, 상기 직류 공급선에서 공급된 직류 전력을 상기 제1 축전 장치를 충전하기 위한 직류 전력으로 변환하는 제1 변환 및 상기 제1 축전 장치가 출력하는 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하는 직류 전력으로 변환하는 제2 변환을 선택적으로 수행하는 제3 전력 변환 장치, 및
    상기 제1 교류 전력이 상기 교류 부하의 전원 전력으로서 부족할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제2 변환을 수행시키고, 상기 전원 전력이 충분할 경우에, 상기 제3 전력 변환 장치에 상기 제1 변환을 수행시키도록 제어하는 제어부를 포함하는
    전원 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 직류 전력과 상기 제2 직류 전력을 선택적으로 상기 직류 공급선에 공급하는 전환기를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양광 발전 장치가 소정 전력 이상의 발전을 하는 경우에 상기 제1 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하도록 상기 전환기를 제어하고, 상기 태양광 발전 장치가 상기 소정 전력 미만의 발전을 하는 경우에 상기 제2 직류 전력을 상기 직류 공급선에 공급하도록 상기 전환기를 제어하는
    전원 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 직류 공급선은 상기 네트워크 직류 공급선과 전기적으로 연결되는
    전원 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 직류 공급선에 접속되는 제2 축전 장치를 더 포함하는
    전원 시스템.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 축전 장치는 복수 개이고,
    상기 제어부는,
    복수의 상기 제1 축전 장치의 축전율이 서로 균등하도록, 복수의 상기 제1 축전 장치 각각에 대하여 상기 제1 변환 및 상기 제2 변환을 선택적으로 제어하는
    전원 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    복수의 상기 제1 축전 장치에 대응되는 상기 제3 전력 변환 장치가 복수 개인
    전원 시스템.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 전원 시스템은 복수 개이고,
    복수의 상기 전원 시스템은 상기 네트워크 직류 공급선을 통해서 전력 네트워크와 연결되고,
    복수의 상기 전원 시스템 중에서 상기 전원 전력이 부족한 전원 시스템은, 다른 전원 시스템으로부터 상기 전력 네트워크를 개재해서 전력을 공급받는
    전원 시스템.
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