KR20180078562A - Uninterruptible power supply with energy storage system - power conditioning system - Google Patents

Uninterruptible power supply with energy storage system - power conditioning system Download PDF

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KR20180078562A KR1020160183440A KR20160183440A KR20180078562A KR 20180078562 A KR20180078562 A KR 20180078562A KR 1020160183440 A KR1020160183440 A KR 1020160183440A KR 20160183440 A KR20160183440 A KR 20160183440A KR 20180078562 A KR20180078562 A KR 20180078562A
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Abstract

The present invention relates to an uninterruptible power supply device used as a power adjusting device for an energy storage device with improved voltage efficiency. A current control switch and an uninterruptible control switch are provided in the uninterruptible power supply device, and thus an operation is performed by a current-type control method during a constant operation. An operation is performed by a voltage-type control method in an electrostatic operation. In particular, distortion is adjusted to 3% or less by the voltage-type control method, and at the same time by preventing a voltage drop phenomenon, a series of performance efficiency can be improved. To achieve the purpose of the present invention, the uninterruptible power supply device comprises: a current control switch which operates a first inductor, a second inductor, an inverter, and a charging battery by a current-type control method; and an uninterruptible control switch which operates the charging battery, the inverter, the first inductor, and a capacitor by a voltage-type control method.

Description

전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY WITH ENERGY STORAGE SYSTEM - POWER CONDITIONING SYSTEM}Technical Field [0001] The present invention relates to an uninterruptible power supply for an energy storage device,

본 발명은 에너지 저장장치용 전력조정장치(ESS-PCS)를 겸용할 수 있는 무정전 전원장치(UPS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상시 운전시에 있어서는, 에너지저장장치(Energe Storage System)에 의해 전류형으로 동작되도록 하고, 정전운전시에 있어서는, 인버터로 무정전으로 부하에 전원을 공급되도록 한 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an uninterruptible power supply (UPS) capable of using an ESS-PCS for an energy storage device, and more particularly, To an uninterruptible power supply for an energy storage device capable of operating in a current mode and improving the voltage efficiency by supplying power to a load in an uninterrupted manner by an inverter during a power failure operation.

일반적으로, 무정전 전원장치(UPS : Uninterruptible Power Supply)는 전원 전압이나 주파수 변동이 있는 곳에서 전압 및 주파수를 자동적으로 안정하게 조정하고, 정전 시에도 전원을 계속해서 부하(Load)에 안정적으로 공급하기 위한 장치로서. 최근 들어, 금융, 방송 및 각종 산업 분야 등에서 항상 신뢰성 있는 시스템 운영을 필요로 하여 무정전 전원장치의 수요가 증가되고 있는 추세에 있다.In general, an uninterruptible power supply (UPS) automatically and stably adjusts the voltage and frequency in the presence of power supply voltage or frequency fluctuations, and continuously supplies the power to the load in the event of a power failure. Lt; / RTI > In recent years, demand for uninterruptible power supplies has been increasing due to the need for reliable system operation in finance, broadcasting, and various industrial fields.

에너지저장장치용 전력조정장치(ESS-PCS: Energe Storage System - Power Conditioning System)는 태양발전 시스템이나 풍력발전 시스템에서와 같이 불규칙적이고 단속적으로 생산되는 전력으로 인한 불안정한 그리드 전원(Grid Voltage)을 안정화시키기 위하여 상시에는 충 방전 및 LVRT(LOW VOLTAGE RIDE THR0UGHT) 역률개선을 하는 장치이다.The ESS-PCS (Energy Conditioning System) for energy storage devices stabilizes unstable grid voltage due to irregular and intermittently generated power, such as in solar or wind power systems. It is a device that constantly performs charge / discharge and LVRT (LOW VOLTAGE RIDE THRUUGHT) power factor improvement.

따라서, 에너지저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치란 평상시에는 전력공급회사(예: 한국전력)로부터 공급되는 전원이 불안전한 상태에서는 ESS-PCS로 동작하고 정전 시에는 무정전 전원장치(UPS)로 동작하여 부하에 전원을 공급하는 장치로서, 에너지저장장치용 전력조정장치(ESS-PCS)와 무정전 전원장치(UPS)의 두 가지 기능을 동시에 행할 수 있는 장비를 의미한다.Accordingly, the uninterruptible power supply unit for both the power control unit and the energy storage unit is normally operated as an ESS-PCS when the power supplied from a power supply company (eg, KEPCO) is unstable, (ESS-PCS) and an uninterruptible power supply (UPS), both of which function as a power supply for the load.

도 1a는 종래기술에 의한 단상형 ESS-PCS의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 충전용 배터리(110); 인버터(120A); 및 LC필터(130A)를 포함한다.1A is a circuit diagram of a conventional single-phase type ESS-PCS. As shown in FIG. 1A, the ESS-PCS includes a rechargeable battery 110; Inverter 120A; And an LC filter 130A.

상기 인버터(120A)는 직렬연결된 형태로 상기 충전용 배터리(110)에 각기 병렬연결된 아이지비티(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)(IGBT1, IGBT2), (IGBT3,IGBT4) 및 상기 각각의 아이지비티(IGBT1),(IGBT2),(IGBT3),(IGBT4)에 각기 병렬연결된 각각의 다이오드(D1),(D2), (D3),(D4)를 구비한다.The inverter 120A includes IGBTs IGBT1 and IGBT2, IGBT3 and IGBT4 connected in parallel to the rechargeable battery 110 in series, and IGBTs IGBT1 and IGBT2, D2, D3, and D4 connected in parallel with the IGBTs IGBT1, IGBT2, IGBT3, and IGBT4, respectively.

상기 LC필터(130A)는 상기 아이지비티(IGBT1),(IGBT2)의 공통접속노드(CN1)와 그리드(Grid)의 사이에 연결된 인덕터(L) 및 상기 아이지비티(IGBT3),(IGBT4)의 공통접속노드(CN2)와 그리드(Grid)의 사이에 연결된 커패시터(C)를 구비한다.The LC filter 130A includes an inductor L connected between the common connection node CN1 of the IGBT 1 and the IGBT 2 and the grid Grid and an inductor L connected between the IGBT 3 and the IGBT 4 And a capacitor C connected between the connection node CN2 and the grid Grid.

도 1a를 참조하면, ESS-PCS는 전류형으로 동작하며, 충전/방전모드로 동작한다. 즉, 그리드(Grid)를 통해 전력공급사(예: 한국전력)로부터 공급되는 사인파 형태의 교류전원은 LC필터(130A) 및 인버터(120A)의 다이오드(D1-D4)를 통해 승압된 직류전원의 형태로 변환되어 충전용 배터리(110)에 충전된다. 이와 반대로, 상기 충전용 배터리(110)로부터 방전되는 직류전원은 상기 인버터(120A)의 스위칭 동작에 의해 PWM 사인파로 변환된 후 상기 LC필터(130A)를 통해 사인파의 교류전원으로 변환되어 상기 그리드(Grid)에 공급된다. 여기서 'PWM 사인파'란 단위 구성요소가 펄스폭변조신호(PWM)의 형태로 되어 있고 이와 같은 펄스폭변조신호가 여러 개 모여서 전체적으로 사인파 형태(유사 사인파)로 이루어진 것을 의미한다.Referring to FIG. 1A, the ESS-PCS operates in a current mode and operates in a charge / discharge mode. That is, a sinusoidal AC power source supplied from a power supply company (for example, KEPCO) via a grid Grid is connected to the LC filter 130A and the form of a DC power source boosted through the diodes D1-D4 of the inverter 120A So that the rechargeable battery 110 is charged. On the other hand, the DC power discharged from the rechargeable battery 110 is converted into a PWM sine wave by the switching operation of the inverter 120A and then converted into an AC power of sin wave through the LC filter 130A, Grid. Here, 'PWM sine wave' means that a unit component is in the form of a pulse width modulation signal (PWM), and a plurality of such pulse width modulation signals are gathered to form a sinusoidal waveform (a sine wave) as a whole.

도 1b는 종래기술에 의한 3상형 ESS-PCS의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 충전용 배터리(110); 인버터(120B); 및 LC필터(130B)를 포함한다.FIG. 1B is a circuit diagram of a conventional three-phase type ESS-PCS. As shown in FIG. 1B, the rechargeable battery 110; Inverter 120B; And an LC filter 130B.

상기 3상형 ESS-PCS는 상기 도 1a의 단상형 ESS-PCS와 비교할 때, 직렬연결된 형태로 상기 충전용 배터리(110)에 각기 병렬연결된 아이지비티(IGBT1,IGBT2), (IGBT3,IGBT4),(IGBT5,IGBT6) 및 상기 각각의 아이지비티(IGBT1),(IG BT2), (IGBT3), (IGBT4)에 각기 병렬연결된 각각의 다이오드(Dl),(D2),(D3),(D4), (D5), (D6)를 구비하고, 상기 인버터(120B)와 그리드(Grid1-Grid3)의 사이에 3쌍의 인덕터 및 커패시터(L1,C1),(L2,C2),(L3,C3)를 포함하는 LC필터(130B)를 구비하는 것이 다른 점이며, 각 상의 구동원리는 상기 단상형 ESS-PCS와 동일하다.The three-phase type ESS-PCS may include IGBT 1, IGBT 2, IGBT 3, IGBT 4, and IGBT 2, which are connected in parallel to the rechargeable battery 110 in series in comparison with the single-phase type ESS- D2, D3, D4, and (D6) connected in parallel to the IGBTs IGBT1, IG BT2, IGBT3, and IGBT4, D5 and D6 and three pairs of inductors and capacitors L1 and C1 and L2 and C2 and L3 and C3 between the inverter 120B and the grid Grid1 to Grid3 And the driving principle of each phase is the same as that of the single-phase type ESS-PCS.

도 2a는 종래기술에 의한 단상형 UPS의 인버터 회로도로서 도 1a의 ESS-PCS의 회로도와 비교할 때 전압형으로 동작하고, 그리드(Grid) 대신 부하(Load)가 위치하며, 충전모드는 실행되지 않고, 충전용 배터리(210)에 충전된 전원이 인버터(220B) 및 LC필터(230B)를 통해 사인파 형태로 변환되어 부하(Load)로 공급되는 방전모드만 실행된다는 것이 다른 점이다. 이때, 상기 사인파의 필터 공진주파수

Figure pat00001
로 결정된다.FIG. 2A is an inverter circuit diagram of a conventional single-phase UPS. FIG. 2A is a voltage diagram when compared with a circuit diagram of ESS-PCS of FIG. 1A, in which a load is placed instead of a grid, , Only the discharge mode in which the power charged in the rechargeable battery 210 is converted into a sinusoidal wave form via the inverter 220B and the LC filter 230B and is supplied to the load is performed. At this time, the filter resonance frequency of the sine wave
Figure pat00001
.

도 2b는 종래기술에 의한 3상형 UPS의 인버터 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 충전용 배터리(210); 인버터(220B); 및 LC필터(230B)를 포함한다.FIG. 2B is an inverter circuit diagram of a conventional three-phase UPS. As shown in FIG. 2B, the UPS includes a rechargeable battery 210; Inverter 220B; And an LC filter 230B.

상기 3상형 UPS는 상기 도 2a의 단상형 UPS와 비교할 때, 직렬연결된 형태로 상기 충전용 배터리(210)에 각기 병렬연결된 아이지비티(IGBT1,IGBT2), (IGBT3,IGBT4),(IGBT5,IGBT6) 및 상기 각각의 아이지비티(IGBT1),(IGBT2),(IGBT3),(IGBT4)에 각기 병렬연결된 각각의 다이오드(D1),(D2),(D3),(D4),(D5),(06)를 구비하고, 상기 인버터(220B)와 부하(Load)의 사이에 3쌍의 인덕터 및 커패시터(L1,C1)(L2,C2),(L3,C3)를 포함하는 LC필터(230B)를 구비하는 것이 다른 점이며, 구동원리는 상기 단상형 UPS와 동일하다.(IGBT1, IGBT2), (IGBT3, IGBT4), (IGBT5, IGBT6) connected in parallel to the rechargeable battery 210 are connected in series to each other as compared with the single- D2, D3, D4, D5, and 06 connected in parallel to the respective IGBTs IGBT1, IGBT2, IGBT3, and IGBT4, And an LC filter 230B including three pairs of inductors and capacitors L1 and C1 (L2 and C2) and (L3 and C3) is provided between the inverter 220B and the load. And the driving principle is the same as that of the single-phase UPS described above.

그런데, 근래 들어 하나의 전원공급 설비에서 에너지저장장치용 전력조정장치(ESS-PCS)와 무정전 전원장치(UPS)를 통합하여 사용하는 겸용의 전원장치가 요구되고 있는데, 종래의 전원장치에서 있어서는 LC 필터의 특성상 에너지저장장치용 전력변환장치(ESS-PCS)와 무정전 전원장치(UPS)를 통합하여 겸용의 전원장치로 사용할 수 없다. 이로 인하여 개별의 변환 장치를 사용하게 되어 설치 면적이 커지고 그에 따른 비용이 상승되는 문제점이 있다.However, in recent years, there has been a demand for a dual-purpose power supply unit in which a power supply unit for an energy storage device (ESS-PCS) and an uninterruptible power supply unit (UPS) Due to the nature of the filter, it is not possible to integrate the power converter for energy storage (ESS-PCS) and uninterruptible power supply (UPS) and use it as a dual power supply. As a result, a separate conversion device is used, which increases the installation area and increases the cost.

한편, 최근에 있어서는, 전술한 종래 에너지저장장치용 전력조정장치(ESS-PCS) 겸용 무정전 전원장치(UPS)의 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 본원발명자에 의해 선출원 등록(특허등록 제1598452)된 "에너지저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치"가 창안된 바 있다.In recent years, as a method for solving the above-mentioned problem of the uninterruptible power supply unit (UPS) for both the conventional energy storage device for energy storage (ESS-PCS) and the conventional UPS (Patent Registration No. 1598452) "Uninterruptible power supply unit for power storage unit for energy storage device" has been created.

이와 같은, 선등록 기술의 특징은, 특별한 구조의 LCL필터를 구현하고, 이를 이용하여 에너지저장장치용 전력변환장치(ESS-PCS)와 무정전 전원장치(UPS)를 통합하여 겸용의 전원장치로 사용할 수 있게 함으로써, 별도로 설치되는 전원장치에 비해 사이즈를 줄일 수 있도록 하고 비용 또한 저감되게 한 기능 및 효과를 갖게 한 것이다.The feature of the line registration technique is that the LCL filter having a special structure is implemented, and the power converter (ESS-PCS) for the energy storage device and the uninterruptible power supply (UPS) are integrated and used as a common power supply Thereby reducing the size and cost of the power supply device installed separately from the power supply device.

하지만, 전술한 바와 같은, 선등록 기술로서의 "에너지저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치"는 L1회로와 L2회로 그리고, C1 콘덴서를 이용하여 에너지저장장치(ESS)를 제조하는 것으로, 따라서, 이러한, 에너지저장장치(ESS)가 전압형으로 동작함에 있어하는 신호 외곡, 예컨대, 디스토션(distortion)을 5% 이하로 낮추어 제조하기가 어려운 문제점이 있는 것이며, 특히, L2회로의 영향으로 전압드롭이 발생하게 되는 예견하지 못한 문제점을 상존되게 하는 것이다.However, as described above, the "uninterruptible power supply unit for both the power regulating device for the energy storage device" and the uninterruptible power supply device as the line registering technique is to manufacture the energy storage device (ESS) by using the L1 circuit and the L2 circuit and the C1 capacitor, This is because it is difficult to manufacture the energy storage device (ESS) by lowering the signal distortion (e.g., distortion) to 5% or less in operating the voltage type. Particularly, And to have the unpredictable problems that will occur.

따라서, 본 발명은, 본원 발명자에 의해 선출원 등록된 에너지저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in an effort to solve a general problem of an uninterruptible power supply unit for both an energy storage device and an energy storage device,

본 발명의 목적은, 무정전 전원장치에 전류제어스위치(S1)와, 무정전제어스위치(S2)를 더 마련되게 하여, 상시운전시 전류형 제어방식에 의해 동작 되도록 하고, 또 다르게, 정전운전시에 있어서는 전압형 제어방식에 의해 동작 되도록 하며, 특히, 상기 전압형 제어방식에 의해 디스토션을 3%이내로 조절되도록 함과 동시에, 전압강하 현상을 예방되도록 하여, 일련의 성능효율을 증대시킬 수 있도록 한 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a current control switch S1 and an uninterruptible control switch S2 to the uninterruptible power supply unit so as to be operated by a current control method during normal operation and, In particular, it is possible to control the distortion to be within 3% by the voltage-type control method, and to prevent a voltage drop phenomenon, and to increase a series of performance efficiency And to provide an uninterruptible power supply for a power control apparatus for an energy storage apparatus having improved efficiency.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치의 구체적 수단으로는;In order to accomplish the above objects, there is provided an uninterruptible power supply apparatus for an energy storage apparatus having improved voltage efficiency according to the present invention, comprising:

충전용 배터리로부터 공급되는 직류전원을 단상의 교류전원으로 변환 출력하고, 충전모드에서 입력전원을 승압 및 정류하여 상기 충전용 배터리에 공급하는 인버터와, 인버터에 구비된 아이지비티들을 스위칭 동작시키기 위해 게이트 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 무정전 전원장치에 있어서;An inverter for converting the DC power supplied from the rechargeable battery into an AC power of single phase and for boosting and rectifying the input power in the charging mode and supplying it to the rechargeable battery; And a control unit for outputting a control signal, said uninterruptible power supply comprising:

상기 무정전 전원장치에, 제1인덕터와, 제2인덕터와, 인버터와, 충전용 배터리를 전류형 제어방식에 의해 동작되게 하는 전류제어스위치 및;A current control switch for causing the first inductor, the second inductor, the inverter, and the rechargeable battery to operate in a current-controlled manner;

충전용배터리와, 인버터와, 제1인덕터와, 커패시터를 전압형 제어방식에 의해 동작되게 하는 무정전 제어스위치를 더 마련되게하여 달성한다.And an uninterruptible control switch for allowing the capacitor to be operated by the voltage type control method is further provided.

이상, 본 발명에 따른 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치는, 전류제어스위치(S1)와, 무정전제어스위치(S2)에 의해 상시운전시 전류제어스위치에 의해 전류형 제어방식으로 동작 되게 하고, 또 다르게, 정전운전시 무정전 제어스위치에 의해 전압형 제어방식에 의해 동작 되게 한 것이며, 특히, 상기 전압형 제어방식에 의해 무정전 전원장치의 디스토션을 3%이내로 조절되게 함과 동시에, 전압강하 현상 또한 예방되게 하여, 일련의 성능효율을 증대되게 한 것으로, 이는 매우 유용한 기대효과를 제공한다.As described above, the uninterruptible power supply unit for both the power regulating device and the energy storage device with improved voltage efficiency according to the present invention has the current control switch S1 and the uninterruptible control switch S2, Type control system so that the distortion of the uninterruptible power supply can be controlled within 3% by the voltage-controlled control system. At the same time, the voltage drop phenomenon is also prevented, thereby enhancing a series of performance efficiency, which provides a very useful expected effect.

도 1a는 종래기술에 의한 단상형 ESS-PCS의 회로도이다.
도 1b는 종래기술에 의한 3상형 ESS-PCS의 회로도이다.
도 2a는 종래기술에 의한 단상형 UPS의 회로도이다.
도 2b는 종래기술에 의한 3상형 UPS의 회로도이다.
도 3은 발명에 따른 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치의 회로구성도
도 4의 (a)는 도 3의 전원장치에 의해 생성되는 사인파의 파형도이다.
도 4의 (b)는 도 3의 전원장치에 의해 생성되는 유사 사인파의 파형도이다.
도 4의 (c)는 도 3의 전원장치에 의해 생성되는 전파정류 파형도이다.1A is a circuit diagram of a conventional single-phase ESS-PCS.
1B is a circuit diagram of a conventional three-phase ESS-PCS.
2A is a circuit diagram of a conventional single-phase UPS.
2B is a circuit diagram of a conventional three-phase UPS.
3 is a circuit diagram of an uninterruptible power supply unit for both a power adjusting apparatus for an energy storage apparatus and a voltage efficiency improving apparatus according to the present invention.
4 (a) is a waveform diagram of a sine wave generated by the power supply device of Fig. 3; Fig.
4 (b) is a waveform diagram of a pseudo-sine wave generated by the power supply device of Fig.
4 (c) is a full-wave rectified waveform diagram generated by the power supply device of FIG.

이하, 본 발명에 따른 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an uninterruptible power supply unit for a power control apparatus for an energy storage apparatus having improved voltage efficiency according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에, 첨부도면을 참고로하여 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면;Hereinafter, a schematic configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이는, 도 3으로 도시된 바와 같이, 충전용 배터리(310)와, 인버터(320)와, LCL필터(330)와, 제어부(340)와, 전류제어스위치(S1)와 무정전제어스위치(S2)를 포함하는 전원장치(300)로 구성된다.3, the rechargeable battery 310, the inverter 320, the LCL filter 330, the control unit 340, the current control switch S1 and the uninterruptible control switch S2, And a power supply unit 300 including the power supply unit 300 and the power supply unit 300.

여기서, 먼저, 상기 전원장치(300)에 있어, 인버터(320)는 직렬연결된 형태로 충전용 배터리(310)에 각기 병렬연결된 아이지비티(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)(IGBT1),(IGBT2),(IGBT3),(IGBT4)와, 상기 각각의 아이지비티(IGBT1),(IGBT2),(IGBT3),(IGBT4)에 병렬연결된 다이오드(D1),(D2),(D3),(D4)로 구성함이 바람직하다.In the power supply device 300, the inverter 320 includes IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs IGBTs, D2, D3, and D4 connected in parallel to the IGBTs IGBT1, IGBT2, IGBT3, and IGBT4, respectively. The IGBTs 3, .

또한, 상기 전원장치(300)에 있어, LCL필터(330)는 전술한, 아이지비티(IGBT1),(IGBT2)의 공통접속노드(CN1)와 공통접속노드(N3)의 사이에 연결된 제1인덕터(L1)와, 상기 공통접속노드(CN3)와 부하(Load)의 사이에 연결된 제2인덕터(L2)와, 상기 공통접속노드(CN3)와, 상기 아이지비티(IGBT3),(IGBT4)의 공통접속노드(CN2)의 사이에 연결된 커패시터(C)로 구성함이 바람직하다.In the power supply device 300, the LCL filter 330 is connected to the first inductor (IGBT1) connected between the common connection node CN1 of the IGBT 1 and the common connection node N3, A second inductor L2 connected between the common connection node CN3 and the load and a second inductor L2 connected between the common connection node CN3 and the IGBT 3 and the IGBT 4, And a capacitor C connected between the connection node CN2.

이때, 전술한 LCL필터(330)의 구성요소인 제1인덕터(L1) 및 제2인덕터(L2)를 구현하는 방법은 특별하게 한정되는 것이 아니라 여러 방법으로 구현할 수 있는 것인바, 예컨대, 하나의 인덕터 철심을 공유하여 제1인덕터(L1) 및 제2인덕터(L2)를 구현할 수 있으며. 이와 같은 경우, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2) 중에서 어느 하나를 인덕터 철심에 권취하고, 이와 같이 권취된 하나의 인덕터 상부에 다른 하나의 인덕터를 권취할 수 있다. 이렇게 함으로써, 설치공간을 줄이고 제품의 원가도 줄일 수 있다.At this time, the method of implementing the first inductor L1 and the second inductor L2, which are the components of the LCL filter 330, is not particularly limited and may be implemented by various methods. For example, The first inductor L1 and the second inductor L2 can be implemented by sharing the inductor core. In this case, any one of the first inductor L1 and the second inductor L2 may be wound around the inductor core, and another inductor may be wound on the wound inductor. By doing so, the installation space can be reduced and the cost of the product can be reduced.

따라서, 전술한 바와 같은, 구성으로 이루어진 상기 본 발명에 따른 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치의 동작관계를 살펴보면 다음과 같다.Therefore, the operation of the uninterruptible power supply unit having the above-described configuration and having the improved voltage efficiency according to the present invention for both the power regulator for the energy storage device and the uninterruptible power supply will be described.

먼저, 상용전원에 의한 상시운전시에 있어, 전류제어스위치(S1)를 온 시키고, 무정전제어스위치(S2)를 오프시키게 되면, 제1인덕터(L1)와 제2인덕터(L2), 그리고, 인버터(320)와, 충전용 배터리(310)는 에너지저장장치에 의해 동작, 예컨대, 전류형 인버터로 동작하게 되는 것이고;First, when the current control switch S1 is turned on and the uninterruptible control switch S2 is turned off at the time of normal operation by the commercial power supply, the first inductor L1 and the second inductor L2, The rechargeable battery 320, and the rechargeable battery 310 are operated by an energy storage device, for example, to operate as a current type inverter;

또 다르게, 정전운전시에 있어서는, 전류제어스위치(S1)를 오프시키고, 무정전제어스위치(S2)를 온시킨 상태하에, 제2인턱터(L2) 쇼트 시키게 되면, 충전용배터(310)와 인버터, 그리고, 제1인덕터(L1)와 커패시터(C)는 전압형 인버터로 동작하며 무정전으로 부하에 전원을 공급하게 되는 것이다.Alternatively, during the power failure operation, if the current control switch S1 is turned off and the second inductor L2 is short-circuited while the uninterruptible control switch S2 is turned on, the charging batter 310, the inverter, The first inductor L1 and the capacitor C operate as a voltage-type inverter and power is supplied to the load by uninterruptible power supply.

즉, 본 발명에 있어서의 무정전제어스위치(S2)의 주요 기능은, 본 발명의 전원장치(300)가 전류형 인버터로 동작 되는 경우, 제1인덕터(L1)와 제2인턱터(L2), 그리고, 커패시터(C)를 필요로 하는 것이고, 또 다르게, 본 발명의 전원장치(300)가 전압형 인버터로 동작 되는 경우, 제1인덕터(L1)와 커패시터(C)만을 필요로 하게 되는 것이다.That is, the main function of the uninterruptible control switch S2 in the present invention is that when the power supply device 300 of the present invention is operated as a current-type inverter, the first inductor L1 and the second inductor L2, And the capacitor C is required. In contrast, when the power supply device 300 of the present invention is operated as a voltage-type inverter, only the first inductor L1 and the capacitor C are required.

따라서, 제1인덕터(L1)와 제2인덕터(L2), 그리고, 커패시터(C)를 통해 제어되는 기존의 에너지저장장치(ESS)는 전압형으로 동작시 디스토션을 5% 이하로 낮출 수 없는 문제점과 더불어, 제2인덕터(L2)의 영향으로 인해 전압강하 현상이 발생하는 문제점이 있었으나, 본 발명은, 정전운전시 무정전제어스위치(S2)의 온 동작에 의해 제2인덕터(L2)를 쇼트시켜 디스토션을 3%이내로 조절되게 하고, 전압강하 현상을 방지되게 하는 기능을 행하게 되는 것이다.Accordingly, the conventional energy storage device (ESS) controlled through the first inductor L1, the second inductor L2, and the capacitor C can not lower the distortion to below 5% A voltage drop phenomenon occurs due to the influence of the second inductor L2. However, in the present invention, the second inductor L2 is short-circuited by the ON operation of the uninterruptible control switch S2 during the power failure operation The distortion is controlled within 3%, and the voltage drop phenomenon is prevented.

한편, 본 발명의 일반적인 작동기능을 간략하게 부연설명하면, 방전모드에서, 인버터(320)의 아이지비티(IGBT1,IGBT4),(IGBT2,IGBT3)는 제어부(340)로부터 공급되는 게이트제어신호(CTL_1,CTL_4),(CTL_2),(CTL_3)에 의해 스위칭 동작하고, 이때 상기 아이지비티(IGBT1,IGBT4),(IGBT2,IGBT3)가 LCL 필터(330)와 연계동작하여 부하(Load)에 도 4의 (a)와 같은 사인파를 공급한다.(IGBT1, IGBT4), (IGBT2, IGBT3) of the inverter 320 are controlled by the gate control signal CTL_1 (IGBT2, IGBT3) supplied from the control unit 340. In other words, (IGBT1, IGBT4), (IGBT2, IGBT3) operate in conjunction with the LCL filter 330 to perform a switching operation with the load CTL_4, CTL_2, and CTL_3, (a).

즉, 사인파의 첫 번째 정극성주기(PT1)에서 상기 아이지비티(IGBT1,IGBT4)가 게이트제어신호(CTL_1,CTL_4)에 의해 정해진 횟수만큼 반복적으로 턴온된다.That is, the first bias period (IGBT1, IGBT4) is repeatedly turned on by the number of times determined by the gate control signals CTL_1 and CTL_4 in the first positive period PT1 of the sine wave.

상기 아이지비티(IGBT1,IGBT4)가 턴온될 때마다, 아이지비티(IGBT1),인덕터(L1), 커패시터(C) 및 아이지비티(IGBT4)로 이루어지는 정극성루프가 형성되어 한 주기의 정극성 펄스가 출력된다.A positive polarity loop composed of an IGBT 1, an inductor L1, a capacitor C and an IGBT 4 is formed every time the IGBT 1 and the IGBT 4 are turned on, .

그리고, 상기와 같은 정극성 펄스가 반복적으로 출력되어 첫 번째 정극성주기(PT1)가 출력된다.Then, the positive polarity pulse is repeatedly output to output the first positive polarity period PT1.

그리고, 사인파의 첫 번째 부극성주기(NT1)에서 상기 아이지비티(IGBT2, IGBT3)가 게이트제어신호(CTL_2,CTL_3)에 의해 정해진 횟수만큼 반복적으로 턴온된다.Then, in the first negative period NT1 of the sine wave, the idiotities IGBT2 and IGBT3 are repeatedly turned on by the number of times determined by the gate control signals CTL_2 and CTL_3.

상기 아이지비티(IGBT2,IGBT3)가 턴온될 때마다, 아이지비티(IGBT3), 커패시터(C), 제1인덕터(L1) 및 아이지비티(IGBT2)로 이루어지는 부극성 루프가 형성되어 한 주기의 부극성 펄스가 출력된다. 그리고, 상기와 같은 부극성 펄스가 반복적으로 출력되어 첫 번째 정극성주기(PT1)가 도 4의 (b)와 같이 출력된다.A negative loop consisting of an IGBT 3, a capacitor C, a first inductor L1 and an IGBT 2 is formed every time the above IGBT 2 (IGBT 2, IGBT 3) is turned on, Pulses are output. Then, the negative polarity pulse is repeatedly output, and the first positive polarity period PT1 is output as shown in FIG. 4 (b).

이때, 상기와 같은 정극성주기(PT1)의 양측 모서리 부분과, 부극성주기(NT1)의 양측 모서리 부분이 LCL필터 (330)에 의해 감쇄되어 도 4의 (a)에서와 같이 유사한 사인파가 출력된다.At this time, both side edges of the positive period PT1 and both side edges of the negative period NT1 are attenuated by the LCL filter 330 so that a sinusoidal wave similar to that shown in FIG. 4 (a) do.

상기 정극성주기(PT1) 및 부극성주기(NT1)의 내에서 펄스폭은 다양하게 설정할 수 있는데, 본 실시예에서는 도4의 (b)와 같이, 반주기의 중앙 부분에서 펄스폭을 가장 넓게 설정하고, 외측으로 갈수록 좁게 설정하였다.The pulse width can be set in various ways within the positive polarity period PT1 and the negative polarity period NT1. In this embodiment, as shown in FIG. 4B, the pulse width is set to be the widest in the central portion of the half- And narrower toward the outer side.

상기와 같은 동작에 의해 상기와 같은 정극성 주기 및 부극성 주기로 이루어지는 유사 사인파가 연속적으로 출력되어 부하(Load)에 유사 사인파를 공급할 수 있게 된다.By the above-described operation, the pseudo sinusoidal waves having the positive polarity period and the negative polarity period as described above are continuously output, so that the pseudo sinusoidal wave can be supplied to the load.

충전모드에서, 그리드(Grid)를 통해 전력공급사(예: 한국전력)로부터 공급되는 사인파 형태의 교류전원은 상기 LCL필터(330) 및 인버터(320)에 의해 도 4의 (c)와 같이 전파정류된 후 충전용 배터리(310)에 충전된다.In the charge mode, a sinusoidal AC power source supplied from a power supplier (e.g., KEPCO) via a grid (Grid) is supplied to the LCL filter 330 and the inverter 320, The rechargeable battery 310 is charged.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시 예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it should be understood that the scope of the present invention is not limited thereto. These embodiments are also within the scope of the present invention.

300 : 전원장치 310 : 충전용 배터리
320 : 인버터 330 : LCL필터
340 : 제어부 S1 : 전류제어스위치
S2 : 무정전 제어스위치300: Power supply unit 310: Rechargeable battery
320: inverter 330: LCL filter
340: control unit S1: current control switch
S2: Uninterruptible control switch

Claims (3)

충전용 배터리(310)로부터 공급되는 직류전원을 단상의 교류전원으로 변환하여 출력하고, 충전모드에서 입력전원을 승압 및 정류하여 상기 충전용 배터리에 공급하는 인버터(320)와;
인버터(320)에 구비된 아이지비티들을 스위칭 동작시키기 위해 게이트 제어 신호를 출력하는 제어부(340)를 포함하는 무정전 전원장치에 있어서;
상기 무정전 전원장치는, 제1인덕터(L1)와, 제2인덕터(L2)와, 인버터(320)와, 충전용 배터리(310)를 전류형 제어방식에 의해 동작되게 하는 전류제어스위치(S1);
그리고, 충전용배터리(310)와, 인버터(320)와, 제1인덕터(L1)와, 커패시터(C)를 전압형 제어방식에 의해 동작되게 하는 무정전 제어스위치(S2)를 더 마련하여 구성됨을 특징으로 하는 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치.An inverter 320 for converting the DC power supplied from the rechargeable battery 310 into a single-phase AC power and outputting it, for boosting and rectifying the input power in the recharge mode and supplying it to the rechargeable battery;
And a controller (340) for outputting a gate control signal for switching the idle bits included in the inverter (320), the apparatus comprising:
The uninterruptible power supply includes a first inductor L1, a second inductor L2, an inverter 320, a current control switch S1 for causing the rechargeable battery 310 to operate in a current-controlled manner, ;
In addition, the rechargeable battery 310, the inverter 320, the first inductor L1, and the uninterruptible control switch S2 for allowing the capacitor C to operate in a voltage-controlled manner are further provided An uninterruptible power supply that combines a voltage regulator for energy storage with improved voltage efficiency. 제 1항에 있어서;
상기 무정전 전원장치는, 정전운전시, 전류제어스위치(S1)는 오프되고, 무정전제어스위치(S2)는 온 된 상태의 전압형 제어방식에 의해, 제2인덕터(L2)를 쇼트되게 함을 특징으로 하는 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치.The method of claim 1, further comprising:
The uninterruptible power supply unit is characterized in that the current control switch S1 is turned off and the uninterruptible control switch S2 is turned on during a power failure operation so that the second inductor L2 is short- Which improves the voltage efficiency of an energy storage device. 제 1항 또는 제2항에 있어서;
상기 무정전 전원장치는, 무정전 제어스위치(S2)의 온 동작에 의해 제2인덕터(L2)를 쇼트시키는 것을 포함하며, 상기 제2인덕터(L2)의 쇼트에 의해 무정전 전원장치의 디스토션을 3%이내로 조절하고, 전압강하를 방지되게 함을 특징으로 하는 전압효율을 개선시킨 에너지 저장장치용 전력조정장치 겸용 무정전 전원장치.The method according to claim 1 or 2,
The uninterruptible power supply includes shorting the second inductor (L2) by the ON operation of the uninterruptible control switch (S2). The shorting of the second inductor (L2) And to prevent a voltage drop. The power supply apparatus for an energy storage device according to claim 1,
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