KR20180036019A - Grid-interactive inverter of parallel stack structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a grid-connected inverter system of a parallel stack structure. The system comprises: a master stack; a master stack controller controlling a switching operation of switching devices constituting the master stack; a plurality of slave stacks connected in parallel with the master stack; and a plurality of slave stack controllers controlling the switching operations of the switching devices constituting the plurality of slave stacks. The master stack controller controls a power system to be stabilized through controlling power factor on at least a part of the plurality of slave stacks when an unstable state occurring in the power system is determined as a voltage drop due to a non-linear load constituting the power system. According to the present invention, stabilization control when the power system is unstable due to the non-linear load becomes possible.

Description

병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템{GRID-INTERACTIVE INVERTER OF PARALLEL STACK STRUCTURE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a grid-

본 발명은 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비선형 부하로 인한 전력계통 불안정 상태에서의 안정화 제어가 가능한 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-connected inverter system of a parallel stack structure. More particularly, the present invention relates to a grid-connected inverter system of a parallel stack structure capable of stabilizing control in a power system unstable state due to a non-linear load.

계통연계형 인버터는 예를 들어, 태양광 발전, 연료 전지 발전, 풍력 발전 등에 의해 생산되는 직류전력을 반도체 스위칭 소자들에 대한 스위칭 제어를 통해 교류전력으로 변환하여 전력계통에 공급하는 장치이다.The grid-connected inverter converts DC power produced by solar power generation, fuel cell power generation, wind power generation, and the like into AC power through switching control for semiconductor switching devices and supplies the AC power to the power system.

현재 시장에 출시되고 있는 대부분의 계통연계형 태양광/풍력 인버터는 제품 내에 구비된 단일 파워 스택으로 주로 유효전력을 제어하는 구조이며, 무효전력의 제어는 주로 단독운전상황의 검출이나 전력회사 등과 같은 외부로부터의 명령에 의존하는 방식에 치우쳐 있다.Most grid-connected PV / wind inverters currently on the market are single power stacks installed in the product, which mainly control the active power. The reactive power control is mainly used for detection of single operating conditions, It relies on a method that relies on commands from the outside.

하지만, 인버터의 능동적인 역률 제어가 이루어지지 않을 경우 전력계통의 비선형 부하의 동작에 의해 전력계통이 불안정하게 되어 안정적인 운전이 어려우며, 이로 인해 인버터는 동작과 정지를 반복하게 되어 오히려 전력계통의 운영에 부담을 주는 요소로 작용할 수 있다는 문제점이 있다. However, when the active power factor control of the inverter is not performed, the power system becomes unstable due to the operation of the nonlinear load of the power system, which makes stable operation difficult. As a result, the inverter repeatedly operates and stops, There is a problem that it can act as a factor that burdens.

또한, 단일 파워 스택은 가격 측면에서는 유리한 점이 있으나 고장이 나면 전체 인버터 시스템의 기능이 상실되기 때문에 전체적인 운영 및 유지보수의 측면에서 효율성이 저하된다는 문제점이 있다.In addition, although the single power stack has an advantage in terms of cost, the entire inverter system is lost in the event of a failure, which results in a reduction in efficiency in terms of overall operation and maintenance.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0115719호(공개일자: 2013년 10월 22일, 명칭: 계통연계형 멀티스트링 태양광 인버터 시스템)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0115719 (public date: Oct. 22, 2013, name: grid-connected multistring solar inverter system) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0094337호(공개일자: 2012년 08월 24일, 명칭: 계통연계형 태양광발전 시스템의 손실 산출방법 및 그 장치)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0094337 (Disclosure Date: Aug. 24, 2012, Name: Method of calculating loss in grid-connected photovoltaic power generation system and apparatus thereof)

본 발명은 전력계통의 비선형 부하의 동작에 의해 전력계통이 불안정한 상황에서도 별도의 안정화 장치를 추가하지 않고도 역률 제어를 통해 전력 계통을 효율적으로 안정화시킬 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention relates to a grid-connected inverter-based inverter system capable of efficiently stabilizing a power system through power factor control without adding a stabilizing device even when the power system is unstable due to the operation of a non-linear load of the power system The technical problem is to provide.

또한, 본 발명은 관리자가 인버터의 동작뿐만 아니라 비선형 부하에 의한 전력계통의 상태정보까지도 인버터를 통해 모니터링할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a grid-connected inverter system of a parallel stack structure which enables an administrator to monitor not only the operation of the inverter but also the state information of the power system due to the non-linear load through the inverter.

또한, 본 발명은 인버터를 구성하는 일부 파워 스택에 고장이 발생하여도 관리자의 조치 전까지는 정상적인 스택(들)의 동작으로 발전을 지속하여 금전적인 피해를 최소화할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention can be applied to a system with a parallel stack structure in which even if a failure occurs in some power stacks constituting an inverter, power generation can be continued until normal operation of the stack (s) Type inverter system.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 직류 발전 설비와 전력계통 사이에 설치되어 상기 전력계통의 상태에 적응적으로 동작하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템으로서, 마스터 스택, 상기 마스터 스택을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 마스터 스택 제어기, 상기 마스터 스택과 병렬 연결된 복수의 슬레이브 스택, 상기 복수의 슬레이브 스택을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 복수의 슬레이브 스택 제어기를 포함하고, 상기 마스터 스택 제어기는, 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 전력계통을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 상기 복수의 슬레이브 스택의 적어도 일부에 대한 역률 제어를 통하여 상기 전력계통이 안정화되도록 제어한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a grid-connected inverter system of a parallel stack structure installed between a DC power generation facility and a power system and adapted to adapt to a state of the power system, A plurality of slave stacks connected in parallel with the master stack, and a plurality of slave stack controllers for controlling switching operations of the switching elements constituting the plurality of slave stacks, Wherein the master stack controller is configured to stabilize the power system through power factor control for at least a portion of the plurality of slave stacks when the unstable state in the power system is determined to be a voltage drop due to a non- Respectively.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 마스터 스택 제어기는, 상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 미리 저장되어 있는 불안정 상태 패턴정보를 비교하여 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to the present invention, the master-stack controller compares power system voltage information received from the power system with previously stored unstable state pattern information, And determining whether the state is a voltage drop due to the non-linear load.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 마스터 스택 제어기는, 상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 상기 불안정 상태 패턴정보와의 유사도를 기준으로 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to the present invention, the master-stack controller controls the power system based on the instability state of the power system based on the degree of similarity between the power system voltage information received from the power system and the unstable state pattern information And determining whether the state is a voltage drop due to the non-linear load.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 마스터 스택 제어기는, 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 전력계통을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 역률 제어의 수준을 지시하는 제어량 정보를 결정하고, 역률 제어가 수행될 슬레이브 스택을 지정하고, 지정된 슬레이브 스택을 제어하는 슬레이브 스택 제어기로 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송하고, 상기 마스터 스택 제어기로부터 상기 역률 제어명령과 상기 제어량 정보를 전송받은 슬레이브 스택 제어기는, 상기 마스터 스택 제어기로부터 전송받은 역률 제어명령과 제어량 정보에 따라 슬레이브 스택의 스위칭 동작을 제어하여 역률 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.In the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to the present invention, when the unstable state occurring in the power system is determined as a voltage drop due to the non-linear load constituting the power system, the master- To the slave stack controller for controlling the designated slave stack, and transmits the power factor control command and the control amount information from the master stack controller to the slave stack controller for controlling the power factor control And the slave stack controller having received the command and the control amount information controls the switching operation of the slave stack according to the power factor control command and the control amount information transmitted from the master stack controller to perform the power factor control.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 마스터 스택 제어기는, 상기 전력계통으로부터 역률 제어의 결과에 대한 정보인 역률제어 결과정보를 피드백받아 데이터베이스화하는 것을 특징으로 한다.In the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to the present invention, the master stack controller feedbacks power factor control result information, which is information on a result of power factor control, from the power system and converts the information into a database.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템에 있어서, 상기 마스터 스택 제어기는, 계통 불안정 상태 발생시 역률 제어의 이전 시점과 이후 시점에 상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보를 비교하여 역률 제어의 유효성을 판단하고, 역률 제어가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제어량 정보를 변경하고, 변경된 제어량 정보에 따른 역률 제어가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The master stack controller compares power grid voltage information received from the power grid at a point in time before and after the power factor control in the event of a system instability state to calculate a power factor control If the power factor control is determined not to be effective, the control amount information is changed and the power factor control according to the changed control amount information is controlled.

본 발명에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템은 상기 전력계통의 불안정 상태정보와 실행중인 역률 제어 정보를 관리자 단말로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to the present invention further includes a communication module for transmitting the unstable state information of the power system and the running power factor control information to the manager terminal.

본 발명에 따르면, 전력계통의 비선형 부하의 동작에 의해 전력계통이 불안정한 상황에서도 별도의 안정화 장치를 추가하지 않고도 역률 제어를 통해 전력 계통을 효율적으로 안정화시킬 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently stabilize the power system through the power factor control without adding a stabilizing device even in a situation where the power system is unstable due to the operation of the non-linear load of the power system, System is provided.

또한, 관리자가 인버터의 동작뿐만 아니라 비선형 부하에 의한 전력계통의 상태정보까지도 인버터를 통해 모니터링할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a grid-connected inverter system of a parallel stack structure is provided in which an administrator can monitor not only the operation of the inverter but also the state information of the power system due to the non-linear load through the inverter.

또한, 인버터를 구성하는 일부 파워 스택에 고장이 발생하여도 관리자의 조치 전까지는 정상적인 스택(들)의 동작으로 발전을 지속하여 금전적인 피해를 최소화할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.In addition, even if some power stacks constituting the inverter are broken, a parallel-stacked grid-connected inverter system (not shown) Is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a grid-connected inverter system of a parallel stack structure according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional description of embodiments of the present invention disclosed herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the inventive concept But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element exists in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there are features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof described herein, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a grid-connected inverter system of a parallel stack structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템(2)은 직류 발전 설비(1)와 전력계통(3) 사이에 설치되어 전력계통(3)의 상태에 적응적으로 동작하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템(2)으로서, 마스터 스택(10), 마스터 스택 제어기(20), 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:), 복수의 슬레이브 스택 제어기(40-1, 40-2, 40-n:) 및 통신 모듈(50)을 포함한다. 도 1에서는 직류 발전 설비(1)를 태양광 패널 어레이로 예시하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 직류 발전 설비(1)는 풍력 발전 설비, 연료전지 발전 설비 등일 수도 있다.1, a grid-connected inverter system 2 of a parallel stack structure according to an embodiment of the present invention is installed between a DC power generation facility 1 and a power system 3, A master stack controller 20, a plurality of slave stacks 30-1, 30-2, 30-n, and a plurality of slave stacks 30, ), A plurality of slave stack controllers (40-1, 40-2, 40-n :), and a communication module (50). In FIG. 1, the DC power generation facility 1 is illustrated as a solar panel array, but the present invention is not limited thereto. The DC power generation facility 1 may be a wind power generation facility, a fuel cell power generation facility, or the like.

평상시, 계통연계형 인버터 시스템(2)은 최대전력추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 알고리즘에 따라 정상적인 제어상태로 동작을 하며, 전력계통(3)의 불안정 상태는 전력계통전압의 모니터링을 통해 인식할 수 있다. 이때, 불안정 상태가 전력계통 모선의 순시 정전 사고인지 아니면 비선형 부하에 의한 전압 강하인지의 판단은 마스터 스택(10)을 제어하는 마스터 스택 제어기가 판단한다.Normally, the grid-connected inverter system 2 operates in a normal control state according to the Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm, and the unstable state of the power system 3 is recognized by monitoring the power system voltage can do. At this time, the master stack controller for controlling the master stack 10 judges whether the unstable state is a momentary power failure of the power system bus or a voltage drop due to the nonlinear load.

마스터 스택(10)과 이 마스터 스택(10)과 병렬 연결된 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:)은 직류 발전 설비(1)가 공급하는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통(3)으로 공급하는 기능을 수행한다. 마스터 스택(10)과 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:)은 예를 들어, IGBT(Insulated Gated Bipolar Transistor) 등과 같은 반도체 스위칭 소자들로 구성될 수 있으며, 이 스위칭 소자들의 스위칭 제어를 통해 직류 전력이 교류 전력으로 변환된다.The master stack 10 and a plurality of slave stacks 30-1, 30-2 and 30-n :) connected in parallel with the master stack 10 convert the direct current power supplied from the direct current power generator 1 into alternating- And supplies it to the power system 3. The master stack 10 and the plurality of slave stacks 30-1, 30-2 and 30-n :) may be composed of semiconductor switching elements such as, for example, IGBTs (insulated gated bipolar transistors) DC power is converted to AC power through switching control of the devices.

마스터 스택 제어기(20)는 마스터 스택(10)을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 기능을 수행하고, 복수의 슬레이브 스택 제어기(40-1, 40-2, 40-n:)는 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:)을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 기능을 수행한다.The master stack controller 20 functions to control the switching operation of the switching elements constituting the master stack 10. The plurality of slave stack controllers 40-1, 40-2 and 40-n: And controls the switching operation of the switching elements constituting the slave stacks 30-1, 30-2, and 30-n :).

또한, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 전력계통(3)을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:)의 적어도 일부에 대한 역률 제어를 통하여 전력계통(3)이 안정화되도록 제어한다.When the unstable state occurring in the power system 3 is determined as a voltage drop due to the nonlinear load constituting the power system 3, the master stack controller 20 controls the plurality of slave stacks 30-1 and 30 -2, 30-n :) through the power factor control for at least a part of the power system 3.

하나의 예로, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 미리 저장되어 있는 불안정 상태 패턴정보를 비교하여 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 불안정 상태 정보는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템(2)을 운영한 과정에서 학습되어 데이터베이스에 축적되어 있는 정보일 수 있다.As an example, the master stack controller 20 compares the power system voltage information received from the power system 3 with previously stored unstable state pattern information, and determines whether the unstable state in the power system 3 is caused by a nonlinear load To determine whether a voltage drop is present. The unstable state information may be information learned in the process of operating the grid-connected inverter system 2 of the parallel stack structure according to an embodiment of the present invention and accumulated in the database.

다른 예로, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 불안정 상태 패턴정보와의 유사도를 기준으로 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.As another example, the master stack controller 20 determines whether the unstable state occurring in the power system 3 based on the similarity between the power system voltage information received from the power system 3 and the unstable state pattern information is a voltage due to a non- It may be configured to determine whether it is descending.

또한, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 전력계통(3)을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 역률 제어의 수준을 지시하는 제어량 정보를 결정하고, 역률 제어가 수행될 슬레이브 스택을 지정하고, 지정된 슬레이브 스택을 제어하는 슬레이브 스택 제어기로 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 역률 제어의 수준을 지시하는 제어량 정보는 무효전력량에 대한 정보일 수 있다. 마스터 스택 제어기(20)로부터 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송받은 슬레이브 스택 제어기는, 마스터 스택 제어기(20)로부터 전송받은 역률 제어명령과 제어량 정보에 따라 슬레이브 스택의 스위칭 동작을 제어하여 역률 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.When the unstable state occurring in the power system 3 is determined as a voltage drop due to the non-linear load constituting the power system 3, the master stack controller 20 outputs control amount information indicating the level of the power factor control , Designate a slave stack to which power factor control is to be performed, and transmit power factor control command and control amount information to a slave stack controller that controls the designated slave stack. The control amount information indicating the level of the power factor control may be information on the amount of reactive power. The slave stack controller having received the power factor control command and the control amount information from the master stack controller 20 controls the switching operation of the slave stack according to the power factor control command and the control amount information received from the master stack controller 20, .

예를 들어, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)으로부터 역률 제어에 결과에 대한 정보인 역률제어 결과정보를 피드백받아 데이터베이스화하도록 구성될 수 있다.For example, the master stack controller 20 may be configured to feedback the power factor control result information, which is information on the result of the power factor control, from the power system 3 to a database.

또한, 예를 들어, 마스터 스택 제어기(20)는, 역률 제어의 이전 시점과 이후 시점에 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보를 비교하여 역률 제어의 유효성을 판단하고, 역률 제어가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 제어량 정보를 변경하고, 변경된 제어량 정보에 따른 역률 제어가 수행되도록 제어하는 한편, 변경 정보를 데이터베이스화하도록 구성될 수 있다.In addition, for example, the master stack controller 20 determines the validity of the power factor control by comparing the power grid voltage information received from the power system 3 at a point in time before and after the power factor control, It is possible to change the control amount information, to control the power factor control according to the changed control amount information, and to make the change information database.

통신 모듈(50)은 전력계통(3)의 불안정 상태정보와 실행중인 역률 제어 정보를 관리자 단말로 전송하는 기능을 수행한다.The communication module 50 transmits the unstable state information of the power system 3 and the running power factor control information to the administrator terminal.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템(2)은 전력계통(3)의 상태를 지속적으로 모니터링하고, 비선형 부하에 의해 불안정 상태가 발생하였다고 판단되면 마스터 스택 제어기(20)가 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:) 중의 하나 이상에 대한 제어기를 제어하여 역률 제어를 수행하게 함으로써 전력 계통의 안정화 동작을 수행한다. 또한, 유선 또는 무선 통신을 지원하는 통신 모듈(50)을 통해 전력 계통의 불안정성이 존재하여 이를 개선하기 위한 제어가 행해지고 있음을 관리자에게 통보한다.As described above, the grid-connected inverter system 2 of the parallel stack structure according to the embodiment of the present invention continuously monitors the state of the power system 3, and when it is determined that the unstable state occurs due to the nonlinear load, The controller 20 controls the controller for at least one of the plurality of slave stacks 30-1, 30-2, and 30-n to perform power factor control, thereby performing stabilization of the power system. In addition, it is notified to the manager that there is instability of the power system through the communication module 50 supporting wired or wireless communication and control for improving it is being performed.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of the grid-connected inverter system of the parallel stack structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 추가적으로 참조하면, 단계 S10에서는, 계통연계형 인버터 시스템(2)에 의한 계통연계 발전이 수행된다. 앞서 설명한 바 있지만, 전력계통(3)에 불안정 상태가 감지되지 않는 평상시에, 인버터 시스템은 MPPT 알고리즘에 따라 최대전력을 추총하도록 동작한다.2, in step S10, grid-connected power generation by the grid interconnected inverter system 2 is performed. As described above, normally, when the instability state is not detected in the power system 3, the inverter system operates to drive the maximum power according to the MPPT algorithm.

단계 S20에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보를 이용하여 전력계통(3)에 불안정 상태가 발생하였는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 불안정 상태 발생 여부는 전력계통 전압정보에 전력계통 전압이 급격하게 변동되었는지 여부를 기준으로 판단할 수 있으며, 불안정 상태 발생으로 판단된 경우, 단계 S30으로 전환된다.In step S20, the master stack controller 20 determines whether an unstable state has occurred in the power system 3 using the power system voltage information received from the power system 3. For example, whether or not an unstable state has occurred can be determined based on whether the power system voltage has been rapidly changed in the power system voltage information. If it is determined that an unstable state has occurred, the process proceeds to step S30.

단계 S30, 단계 S40에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 불안정 상태가 비선형 부하의 영향인지 또는 전력계통 모선의 순시 정전사고인지를 분석하고, 그에 따른 후속처리를 결정하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 마스터 스택 제어기(20)는, 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 데이터베이스화되어 있는 불안정 상태 패턴정보와의 유사도를 기준으로 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 전력계통(3)에 발생한 불안정 상태가 비선형 부하에 기인한 것으로 판단된 경우, 단계 S50으로 전환된다.In steps S30 and S40, a process of analyzing whether the unstable state of the master stack controller 20 is an influence of a non-linear load or a momentary power failure of the power system bus is performed and a subsequent process is determined. For example, the master stack controller 20 determines whether the unstable state occurring in the power system 3 based on the similarity between the power system voltage information received from the power system 3 and the unstable state pattern information stored in the database is non- And to determine whether it is a voltage drop due to the load. If it is determined that the unstable state occurring in the power system 3 is due to the nonlinear load, the process proceeds to step S50.

단계 S50에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 역률 제어의 수준을 지시하는 제어량 정보를 결정하는 과정이 수행된다. 제어량 정보는 무효전력량에 대한 정보일 수 있다.In step S50, a process is performed in which the master stack controller 20 determines the control amount information indicating the level of the power factor control. The control amount information may be information on the reactive power amount.

단계 S60에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 역률 제어를 수행할 스택을 지정하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 역률 제어를 수행할 스택은 복수의 슬레이브 스택(30-1, 30-2, 30-n:) 중에서 하나 이상이 될 수 있다.In step S60, a process is performed in which the master stack controller 20 designates a stack to perform power factor control. For example, the stack for performing power factor control may be one or more of a plurality of slave stacks 30-1, 30-2, and 30-n.

단계 S70에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 지정된 슬레이브 스택을 제어하는 슬레이브 스택 제어기로 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송하는 과정이 수행된다.In step S70, the master stack controller 20 transmits the power factor control command and the control amount information to the slave stack controller that controls the designated slave stack.

단계 S80에서는, 마스터 스택 제어기(20)에 의해 지정되어 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송받은 슬레이브 스택 제어기가 역률 제어를 수행하는 과정이 수행된다.In step S80, the slave stack controller, which is designated by the master stack controller 20 and receives the power factor control command and the control amount information, performs power factor control.

단계 S90에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 전력계통(3)으로부터 역률 제어에 결과에 대한 정보인 역률제어 결과정보를 피드백받는 과정이 수행된다.In step S90, the master stack controller 20 receives feedback on the power factor control result information, which is information on the result of power factor control, from the power system 3.

단계 S100에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 역률 제어의 이전 시점과 이후 시점에 전력계통(3)으로부터 전달받은 전력계통 전압정보를 비교하여 역률 제어의 유효성을 판단하는 과정이 수행된다. 역률 제어가 효과적인 것으로 판단된 경우 단계 S110으로 전환되고, 역률 제어가 효과적이지 않은 것으로 판단된 경우 단계 S120으로 전환된다.In step S100, the master stack controller 20 compares the power system voltage information received from the power system 3 at the previous and subsequent points of the power factor control to determine the validity of the power factor control. If it is determined that the power factor control is effective, the process proceeds to step S110, and if it is determined that the power factor control is not effective, the process proceeds to step S120.

단계 S110에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 역률 제어 처리 내용이 데이터베이스에 저장되도록 제어하는 과정이 수행된다.In step S110, a process is performed in which the master stack controller 20 controls the content of the power factor control process to be stored in the database.

단계 S120에서는, 마스터 스택 제어기(20)가 제어량 정보를 변경하고, 변경된 제어량 정보에 따른 역률 제어가 수행되도록 제어하는 한편, 변경 정보가 데이터베이스에 저장되도록 제어하는 과정이 수행된다.In step S120, the master stack controller 20 changes the control amount information, controls the power factor control according to the changed control amount information, and controls the change information to be stored in the database.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전력계통의 비선형 부하의 동작에 의해 전력계통이 불안정한 상황에서도 별도의 안정화 장치를 추가하지 않고도 역률 제어를 통해 전력 계통을 효율적으로 안정화시킬 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, it is possible to efficiently stabilize the power system through the power factor control without adding a separate stabilizing device even in a situation where the power system is unstable due to the operation of the nonlinear load of the power system. There is an effect that a grid-connected inverter system of the structure is provided.

또한, 관리자가 인버터의 동작뿐만 아니라 비선형 부하에 의한 전력계통의 상태정보까지도 인버터를 통해 모니터링할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a grid-connected inverter system of a parallel stack structure is provided in which an administrator can monitor not only the operation of the inverter but also the state information of the power system due to the non-linear load through the inverter.

또한, 인버터를 구성하는 일부 파워 스택에 고장이 발생하여도 관리자의 조치 전까지는 정상적인 스택(들)의 동작으로 발전을 지속하여 금전적인 피해를 최소화할 수 있도록 하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템이 제공되는 효과가 있다.In addition, even if some power stacks constituting the inverter are broken, a parallel-stacked grid-connected inverter system (not shown) Is provided.

1: 직류 발전 설비
2: 계통연계형 인버터 시스템
3: 전력계통
10: 마스터 스택
20: 마스터 스택 제어기
30-1, 30-2, 30-n: 슬레이브 스택
40-1, 40-2, 40-n: 슬레이브 스택 제어기
50: 통신 모듈1: DC power generation equipment
2: Grid-connected inverter system
3: Power system
10: Master stack
20: Master Stack Controller
30-1, 30-2, 30-n: Slave stack
40-1, 40-2, 40-n: a slave stack controller
50: Communication module

Claims (7)

직류 발전 설비와 전력계통 사이에 설치되어 상기 전력계통의 상태에 적응적으로 동작하는 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템으로서,
마스터 스택;
상기 마스터 스택을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 마스터 스택 제어기;
상기 마스터 스택과 병렬 연결된 복수의 슬레이브 스택;
상기 복수의 슬레이브 스택을 구성하는 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어하는 복수의 슬레이브 스택 제어기를 포함하고,
상기 마스터 스택 제어기는,
상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 전력계통을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 상기 복수의 슬레이브 스택의 적어도 일부에 대한 역률 제어를 통하여 상기 전력계통이 안정화되도록 제어하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.A grid-connected inverter system of a parallel stack structure installed between a DC power generation facility and a power system and adapted to adapt to the state of the power system,
Master stack;
A master stack controller for controlling a switching operation of switching elements constituting the master stack;
A plurality of slave stacks connected in parallel with the master stack;
And a plurality of slave stack controllers for controlling switching operations of the switching elements constituting the plurality of slave stacks,
Wherein the master stack controller comprises:
And controlling the power system to be stabilized through power factor control for at least a part of the plurality of slave stacks when an unstable state occurring in the power system is determined as a voltage drop due to a nonlinear load constituting the power system, Stacked Grid - Connected Inverter System. 제1항에 있어서,
상기 마스터 스택 제어기는,
상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 미리 저장되어 있는 불안정 상태 패턴정보를 비교하여 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the master stack controller comprises:
And comparing the power system voltage information received from the power system with unstable state pattern information stored in advance to determine whether the unstable state in the power system is a voltage drop due to the nonlinear load, A system - connected inverter system of structure. 제2항에 있어서,
상기 마스터 스택 제어기는,
상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보와 상기 불안정 상태 패턴정보와의 유사도를 기준으로 상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 비선형 부하에 기인한 전압 강하인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the master stack controller comprises:
And determining whether the unstable state occurring in the power system is a voltage drop due to the non-linear load based on the similarity between the power system voltage information received from the power system and the unstable state pattern information. A system - connected inverter system of structure. 제1항에 있어서,
상기 마스터 스택 제어기는,
상기 전력계통에 발생한 불안정 상태가 상기 전력계통을 구성하는 비선형 부하에 기인한 전압 강하로 판단되는 경우, 역률 제어의 수준을 지시하는 제어량 정보를 결정하고, 역률 제어가 수행될 슬레이브 스택을 지정하고, 지정된 슬레이브 스택을 제어하는 슬레이브 스택 제어기로 역률 제어명령과 제어량 정보를 전송하고,
상기 마스터 스택 제어기로부터 상기 역률 제어명령과 상기 제어량 정보를 전송받은 슬레이브 스택 제어기는,
상기 마스터 스택 제어기로부터 전송받은 역률 제어명령과 제어량 정보에 따라 슬레이브 스택의 스위칭 동작을 제어하여 역률 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the master stack controller comprises:
Determining the control amount information indicating the level of the power factor control when the unstable state occurring in the power system is determined as a voltage drop due to the non-linear load constituting the power system, designating a slave stack to which the power factor control is to be performed, The power factor control command and the control amount information are transmitted to the slave stack controller which controls the designated slave stack,
Wherein the slave stack controller, having received the power factor control command and the control amount information from the master stack controller,
Wherein the power factor control is performed by controlling the switching operation of the slave stack according to the power factor control command and the control amount information received from the master stack controller. 제4항에 있어서,
상기 마스터 스택 제어기는,
상기 전력계통으로부터 역률 제어의 결과에 대한 정보인 역률제어 결과정보를 피드백받아 데이터베이스화하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the master stack controller comprises:
Wherein the power factor control result information, which is information on a result of power factor control, is fed back from the power system to a database. 제5항에 있어서,
상기 마스터 스택 제어기는,
계통 불안정 상태 발생시 역률 제어의 이전 시점과 이후 시점에 상기 전력계통으로부터 전달받은 전력계통 전압정보를 비교하여 역률 제어의 유효성을 판단하고, 역률 제어가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제어량 정보를 변경하고, 변경된 제어량 정보에 따른 역률 제어가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the master stack controller comprises:
The power system control unit determines the validity of the power factor control by comparing the power grid voltage information received from the power system at a previous time point and a later time point of the power factor control when a system instability state occurs, And controls the power factor control according to the changed control amount information to be performed. 제1항에 있어서,
상기 전력계통의 불안정 상태정보와 실행중인 역률 제어 정보를 관리자 단말로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 병렬스택 구조의 계통연계형 인버터 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a communication module for transmitting the unstable state information of the power system and the running power factor control information to the administrator terminal.
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