KR20180114272A - High efficiency bidirectional PCS for solar power generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광발전 연계형 PCS에서 일체형 양방향 배터리 충전기를 결합하여, 태양에너지 또는 배터리 전압을 계통에 공급하는 DC 링크 캐패시터의 전력증폭기 합성시 자동 위상조절에 관한 것으로, 특히 위상을 자동으로 조절함으로써 PCS 증폭기의 신호 합성시 증폭기의 입력단에 전력변환효율의 저하를 미연에 방지하도록 하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, AC전력망과 DC전력망 사이에 잉여전력을 계통연계하여 AC부하 및 DC부하에 전력의 공급이 중단되지 않도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic phase control in the synthesis of a power amplifier of a DC link capacitor that combines an integrated bidirectional battery charger in a solar power generation linked type PCS and supplies solar energy or battery voltage to the system, The present invention relates to a method for preventing a reduction in power conversion efficiency at the input stage of an amplifier during signal synthesis of a PCS amplifier, and more particularly, The supply of the supply of the fuel is stopped.
최근 전 세계적으로 지구환경문제로 인한 기후변화와 화석 에너지의 고갈 및 가격급등에 따라 풍력, 지열, 태양광 발전 등의 신재생 에너지에 대한 관심이 커지고 있다. 태양광 발전에 사용되는 계통 연계형 PCS(POWER CONDITIONING SYSTEM)는 외부 태양광 발전 시스템에서 연계에 적합한 전압과 주파수의 교류전원으로 변환하여 주는 전력변환장치를 지칭한다. 태양전지로부터 출력되는 전력은 태양광량과 온도에 따라 크게 변하며, 이러한 특성에 의해 태양광 발전용 PCS의 입력전압은 그 변화폭이 매우 큰 특징을 갖게 된다. 태양전지에서 발전되어 출력되는 직류 전원에서 태양광 계통연계형 PCS는 최대전력점 추적 알고리즘(MPPT)을 사용하여 직류 전압이 최대 전력점을 언제나 따라가도록 제어함으로써 그 효율을 극대화한다. Recently, global renewal of renewable energy such as wind power, geothermal power, and solar power is growing due to climate change and fossil energy depletion due to global environmental problems and soaring prices. The grid-connected PCS (Power Conditioning System) used for photovoltaic power generation refers to a power conversion device that converts an external photovoltaic power generation system into an AC power supply with voltage and frequency suitable for connection. The power output from the solar cell varies greatly depending on the amount of sunlight and the temperature, and the input voltage of the PCS for solar power generation is characterized by a very large variation range. In the DC power generated from the solar cell, the solar power grid-connected PCS uses the maximum power point tracking algorithm (MPPT) to maximize its efficiency by controlling the DC voltage to always follow the maximum power point.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은, 태양광발전 연계형 PCS와 배터리 충전기(Charger)를 결합하여, 태양 에너지 또는 계통전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있고, 태양 에너지 광신호를 무선주파수 신호로 변환시키는 광변환부, 상기 광변환부에서 출력된 무선주파수 신호의 세기를 조절하는 감쇠부와 상기 감쇠부에서 출력된 신호를 증폭시키는 증폭부와 상기 증폭부에서 출력된 무선주파수 신호를 역위상으로 배터리 전압을 계통에 공급할 수 있는 태양광 PCS 일체형 양방향 배터리 충방전 시스템 및 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a solar power generation system, which is capable of charging a battery using solar energy or a grid voltage A photodetector for converting the solar energy optical signal into a radio frequency signal, an attenuator for adjusting the intensity of the RF signal output from the optical transducer, an amplifying unit for amplifying the signal output from the attenuator, The present invention provides a solar PCS integrated bidirectional battery charge / discharge system and method capable of supplying a battery voltage to a system in a reverse phase to a radio frequency signal output from an amplifier.
상기 충방전 시스템에서 각 분배신호의 위상을 조절하는 위상조절 분배부와 상기 위상조절 분배부에서 분배된 신호를 각각 크게 증폭시키는 제1 및 제2 전력증폭부와 각 전력증폭부의 출력을 합성시키는 합성부와 상기 합성부에서 출력된 신호를 검침하는 검출부에서 검침된 신호를 제어신호로 변환시켜 상기 위상조절 분배부를 제어하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.A first and a second power amplifying units for amplifying the signals distributed in the phase adjusting and distributing unit and a synthesizing unit for synthesizing outputs of the power amplifying units, And a control unit for controlling the phase adjusting and distributing unit by converting a signal read by the detecting unit reading the signal output from the combining unit into a control signal.
본 발명의 기술적인 측면은, 태양전지와 연결되는 DC/DC 컨버터, 계통에 연결되는 DC/AC 인버터, DC링크부와 배터리 사이에 연결된 양방향 DC/DC 변환 기능을 갖는 컨버터를 포함하는 시스템에 적용되는 일체형 양방향 배터리 충방전 방법에 있어서, 기 설정된 검출된 전압/전류, 배터리 전압/전류 및 DC링크전압을 검출하는 검출 단계; 상기 전압/전류를 이용하여 태양발전량 및 배터리 연결여부에 기초해서 결정하는 상태, 판단 단계, 상기 태양전지의 태양발전 에너지를 이용하여 상기 배터리의 충전을 제어하는 제어단계, 동작모드에서는, 태양발전 에너지 및 상기 계통의 전압을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 한다. The technical aspect of the present invention is applied to a system including a DC / DC converter connected to a solar cell, a DC / AC inverter connected to the system, and a converter having a bidirectional DC / DC conversion function connected between the DC link section and the battery The method comprising: a detecting step of detecting a preset detected voltage / current, a battery voltage / current, and a DC link voltage; Determining a state based on the amount of solar power and connecting the battery using the voltage / current, determining a step, controlling the charging of the battery using the solar energy of the solar cell, And charging the battery using the voltage of the system.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 전력망간 인터페이스를 위한 계통연계 PCS는, 교류전력을 생산하는 AC전력망; 생성된 교류전력으로 가동하는 AC부하; 태양광을 포함하여 자체적으로 DC전력을 생산하는 분산전원; 분산전원으로 이루어져 있다. 상술한 과제를 실현하기 위한 실시예에 따른 태양광 PCS 제어 시스템은 동기화된 상기 태양광 PCS들로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 제어하는 중앙 통제 유닛을 포함한다. 상기 태양광 PCS 제어 시스템은 중앙통제 유닛이 상기 데이터 상호간 통신을 하되, 상기 태양광 PCS에서 송신하는 상기 데이터에 시간을 표시하는 태그를 붙일 수 있다. 상기 데이터는, 태양광 PCS로부터 계측된 전압, 전류, 주파수, 위상각 중 어느 하나를 포함할 수 있다.To achieve this technical problem, the grid-connected PCS for the power network interface comprises an AC power network producing AC power; An AC load operating with the generated AC power; A distributed power source that produces its own DC power including sunlight; Distributed power supply. A solar PCS control system according to an embodiment for realizing the above-mentioned problem includes a central control unit for receiving data from the synchronized solar PCSs and controlling the data. The solar PCS control system can tag the center control unit to communicate the data with each other, and to display the time on the data transmitted by the solar PCS. The data may include any one of voltage, current, frequency, and phase angle measured from the solar PCS.
AC전력망을 통해 생산된 전력을 제어하고 AC부하 사이에 전력을 연계하는 양방향 전력 제어형 태양광발전 연계 PCS를 포함한다. 또한 양방향 제어형 PCS는 분산전원을 통해 AC부하 또는 DC부하에서 사용할 수 있도록 교류전압 및 전류로 변환하는 변압기, 한가지 방향만을 갖는 직류전류로 변환하는 다이오드 정류기와 직류로 변환하는 양방향 컨버터를 포함한다.And a bi-directional power-controlled PV linkage PCS that controls power produced by the AC power grid and links power between the AC loads. In addition, the bidirectional control type PCS includes a transformer for converting AC voltage and current for use in an AC load or a DC load through a distributed power source, a diode rectifier for converting DC current into one direction only, and a bidirectional converter for converting to DC.
본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 연계형 PCS 장치는 교류 전원의 전압이 영이 되는 시점에서 스위치부를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시예를 이용한 태양광발전 연계형 PCS 장치의 스위치부는 출력라인마다 연결된 기계적 스위치를 포함하고, 기계적 스위치는 DC-AC 변환부와 같은 용량을 갖는 것을 특징으로 하고, 출력 교류전류를 영으로 제어하고 연결을 먼저 제어한 후 절환된 후에는 반도체 스위치를 기계적 스위치에 의해 연결상태가 유지되도록 제어하고, DC-AC 변환부의 전류량의 제어를 시작하는 것이 바람직하다.It is preferable that the solar power generation-linked PCS apparatus according to the embodiment of the present invention controls the switch unit when the voltage of the AC power source becomes zero. Further, the switch unit of the photovoltaic power generation type PCS apparatus using the embodiment of the present invention includes a mechanical switch connected to each output line, and the mechanical switch has the same capacity as the DC-AC converter unit, It is preferable to control the connection so that the connection state of the semiconductor switch is maintained by the mechanical switch, and control of the current amount of the DC-AC conversion unit is started.
상기 제어부는, 검출부에서 검출된 전압/전류를 이용하여 태양발전량 및 배터리 연결여부에 기초해서, 기설정된 동작모드 중 어느 하나를 결정하는 상태 판단부; 상태 판단부에서 결정한 모드에 따라 컨버터를 제어하는 제1 컨버터 제어기; 상태 판단부에서 인버터를 제어하는 인버터 제어기 및 상태 판단부에서 결정된 컨버터를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may include a state determination unit that determines any one of predetermined operation modes based on a solar power generation amount and a battery connection state using the voltage / current detected by the detection unit; A first converter controller for controlling the converter according to the mode determined by the state determination unit; An inverter controller for controlling the inverter in the state determination unit, and a controller for controlling the converter determined by the state determination unit.
본 발명에 의해 양방향 컨버터와 다이오드 정류기를 병렬로 연결하여 운전함으로써 저가구현 및 유지보수의 비용을 절감하고, AC전력망과 DC전력망 사이에 잉여전력을 태양광발전 연계 전력증폭기 자동 위상제어 장치는 위상 조절기의 역할을 장치에 맞게 처리해줌으로써 출력 특성을 안정적으로 하는 효과가 있게 된다.In accordance with the present invention, a bidirectional converter and a diode rectifier are connected in parallel to reduce the cost of implementation and maintenance, and surplus power between the AC power grid and the DC power grid is supplied to the photovoltaic power- The output characteristic can be stabilized by treating the role of the power supply unit according to the apparatus.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양광발전 연계 PCS 제어 시스템 및 방법은, 필요한 수단을 사용하여 태양광 PCS의 데이터 취득을 동기화 함으로써, 각 시각에서 태양광 PCS의 전압, 전류를 고정밀로 계측하고, 평가하여 태양광 PCS의 발전량을 적절하게 제어할 수 있게 하여 한쪽 전력망 고장시 무정전으로 AC부하 및 DC부하에 전력을 공급하는 효과가 있다. 또한, 동기화된 데이터를 실시간으로 취득하여 태양광발전 연계형 PCS를 제어할 수 있고, 데이터를 통합적으로 취득하여 태양광 PCS를 계통 운영 상황에 맞게 개별적으로도 제어할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the system and method for controlling the photovoltaic power generation PCS synchronize the acquisition of data of the photovoltaic PCS by using necessary means, thereby measuring the voltage and current of the photovoltaic PCS at high precision, It is possible to appropriately control the power generation amount of the solar PCS so as to supply power to AC load and DC load with uninterrupted power in the case of one power network failure. In addition, the synchronized data can be acquired in real time to control the solar power generation linked type PCS, and the data can be collectively acquired and the solar PCS can be individually controlled according to the system operation status.
본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 태양전지는 일사량과 온도에 따라 출력 전력이 큰 폭으로 변화한다. 온도와 일사량에 따른 태양전지의 전압과 전력 특성을 나타낸 그래프를 살펴보면 일사량이 많을수록 태양전지의 출력 전력과 출력 전압이 증가함을 알 수 있다. 최대출력을 내기 위해서는 전압을 제어해야 한다. 이 MPPT 제어는 DC-AC 변환부를 제어하여 태양전지의 출력 전압이 최대전력점을 따라가도록 한다. 출력 전류를 제어해주면 태양전지의 출력 전류를 제로로 제어할 때를 제외하고는 항상 MPPT 제어를 수행한다.Embodiments of the present invention will be described in detail. The output power of a solar cell varies greatly depending on the irradiation amount and the temperature. A graph showing the voltage and power characteristics of the solar cell according to the temperature and the irradiation amount shows that the output power and the output voltage of the solar cell increase as the solar radiation amount increases. The voltage must be controlled to achieve maximum output. This MPPT control controls the DC-AC converter so that the output voltage of the solar cell follows the maximum power point. If the output current is controlled, MPPT control is always performed except when the output current of the solar cell is controlled to zero.
이종 전력망간 인터페이스를 위한 태양광발전 연계 PCS는 분산전원의 전력이 우선 사용된 후 AC부하로 공급되는 형태로 분산전원을 통해 공급되는 전력이 DC부하로 공급되는 전력보다 적고, 분산전원의 최대 발전 전력은 평균 직류부하보다 크다고 가정한다. 또한, 분산전원은 태양광을 포함하는 자체적으로 DC전력을 생산할 수 있으며, AC부하에 전력이 부족할 때 전력을 공급하고 남은 잉여전력을 AC전력망으로 연결하여, 발전하여 AC부하에 전력을 공급하고, 분산부하에 공급되는 전력이 부족하면 AC부하에 공급하고 남은 잉여 전력을 공급한다. 또한, 상기 AC전력망으로부터 공급되는 전력을 통해 가동된다.In this paper, we propose a new method for the power generation of distributed power networks. In this paper, It is assumed that the power is greater than the average DC load. In addition, the distributed power source can produce DC power itself including sunlight, supply the power when the AC load is insufficient, connect the remaining surplus power to the AC power grid, If the power supplied to the distributed load is insufficient, it supplies the remaining power to the AC load. It is also operated through the power supplied from the AC power network.
상기 양방향 컨버터는 DC 전력망에서 AC전력망으로 전력을 공급하는 발전모드 운전 시 변압기 2차측의 손실을 최소화하기 위해 고조파 보상장치로 능동전력 필터로 운전한다. 그리고, 양방향 컨버터는 같은 용량으로 2대를 사용하여 상기 다이오드와 병렬로 연결되고 교류를 변환한다. 변압기의 2차측 Y결선을 통해 다이오드 정류기 및 양방향 컨버터가, 상기 변압기의 1차측 결선과 2차측 결선을 통해 연결되는 양방향 컨버터와 병렬로 연결되어 운전한다.The bidirectional converter operates with an active power filter as a harmonic compensation device to minimize the loss of the secondary side of the transformer during power generation mode operation, which supplies power from the DC power grid to the AC power grid. The bidirectional converter is connected in parallel with the diode using two units of the same capacity and converts the alternating current. The diode rectifier and the bidirectional converter are connected in parallel with the bidirectional converter connected through the primary side connection and the secondary side connection of the transformer through the secondary side Y connection of the transformer.
본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다. 증폭부는 입력된 신호를 분배하고 두 신호의 임피던스를 맞추어주는 임피던스 매칭부와; 제어부의 제어신호에 따라 임피던스 매칭부에서 출력되는 신호를 조절하는 감쇄부와; 상기 매칭부에서 출력되는 신호를 일정하게 조절하는 고정감쇄부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 감쇄부와 고정감쇄부의 위상을 조절하는 위상조절부로 구성된다. 예컨대, 150V, 200V, 250V, 280V의 RMS 교류 전압을 인가하도록 설정되면, 태양전지의 직류 전압이 360V 일 때 RMS 교류 전압은 260V 이므로 이보다 작은 RMS 교류 전압을 갖는 150V, 200V, 250V의 탭이 선택 가능하다. 가장 높은 RMS 교류 전압을 인가하도록 설정된 250V의 탭을 스위칭 제어하는 것이 바람직하다. 3개 이상의 탭과 복수 개의 스위치로 전압레벨을 설정하는 경우에도 적용될 수 있다. 태양전지로부터 DC-AC 변환부로 인가되는 전압의 변화에 따라 교류전압이 출력된다.It is to be understood that the invention is not limited to the precise construction and acts described and illustrated and that many changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention. The amplifying unit includes an impedance matching unit for distributing the input signal and matching the impedances of the two signals; An attenuation unit for adjusting a signal output from the impedance matching unit according to a control signal of the control unit; A fixed attenuator for uniformly adjusting a signal output from the matching unit; And a phase adjusting unit for adjusting the phase of the attenuation unit and the fixed attenuation unit according to the control signal of the control unit. For example, when the RMS AC voltage of 150V, 200V, 250V, and 280V is set to be applied, the RMS AC voltage is 260V when the DC voltage of the solar cell is 360V, so that 150V, 200V and 250V taps having the RMS AC voltage smaller than this It is possible. It is preferable to perform switching control of the 250V tap set to apply the highest RMS AC voltage. It can also be applied to setting the voltage level with three or more taps and a plurality of switches. AC voltage is output in accordance with a change in the voltage applied from the solar cell to the DC-AC conversion unit.
본 발명에 따른 태양광발전 연계형 PCS 충방전 시스템은, 태양전지로부터의 PV 전압을 DC/DC 제어에 따라 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터와, 또는 직류전압/계통전압(DC/AC) 변환을 수행하는 DC/AC 인버터와, 상기 DC/DC 컨버터로부터의 직류전압과 DC/AC 인버터로부터의 직류전압을 안정화시키는 DC링크부와, DC/DC 컨버터로부터의 출력단과 상기 DC/AC 인버터의 출력단에 공통으로 배터리 사이에 연결되어, 상기 배터리의 배터리의 DC링크전압(Vdc)을 검출하는 전압/전류 검출부와, 상기 전압/전류 검출부에서 검출된 전압 및 전류에 기초해서 제어모드 중 하나의 컨버터를 제어하는 충전 제어부를 포함할 수 있다. 상기 컨버터 제어기는, 상기 배터리 전압과 배터리 전압 설정치와의 오차 전압을 이용하여 배터리 전류 설정치를 보상하는 전압 제어부와, 보상된 배터리 전류 설정치와 검출된 배터리 전류와의 오차 전류를 이용한 배터리 전류 제어치를 보상하는 전류 제어부와, 보상된 배터리 전류 제어치를 이용하여 제2 컨버터 PWM 신호를 생성하는 제2 컨버터 PWM 생성부를 포함할 수 있다.The PCS charging and discharging system according to the present invention includes a DC / DC converter for converting a PV voltage from a solar cell into a DC voltage according to DC / DC control, a DC / DC converter for converting DC voltage / DC converter for stabilizing a DC voltage from the DC / DC converter and a DC voltage from the DC / AC inverter; an output terminal from the DC / DC converter; A voltage / current detecting unit connected between the battery and the output terminal for detecting the DC link voltage (Vdc) of the battery of the battery; and a voltage / And a charge control unit for controlling the charge control unit. The converter controller includes: a voltage controller for compensating a battery current set value using an error voltage between the battery voltage and a battery voltage set value; and a battery controller for compensating a battery current control value using a compensated battery current set value and an error current between the detected battery current And a second converter PWM generator for generating a second converter PWM signal using the compensated battery current control value.
상기 최대 전력점 추종부는 출력전압 설정치와 검출전압과의 오차 전압을 이용하여 제1 컨버터 PWM 생성부에 제공한다. 그리고, 컨버터 PWM 생성부는 보상된 출력전압 제어치에 에 기초해서 제1 컨버터 PWM 신호에 출력한다. 상기 컨버터 제어기는 PWM 신호를 이용하여 결정된 제어모드에 해당되는 전력의 흐름 동작을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광발전 계통 연계형 PCS 장치는 DC-AC 제어부를 포함하여 구성된다. DC-AC 변환부는 솔라셀과 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다. 그리고, DC-AC로 입력되는 직류 전원의 전압은 감소하게 되며 외부로부터 공급받은 직류 전원을 평활처리한 전력용 반도체 스위치부는 평활처리된 직류 전원을 제공받아 PWM에 의해 구형파 전원으로 변환한다. 변환부의 출력 전류는 제어부에 의해 조절되며, 교류 전류의 출력량을 증가시킬수록 태양전지로부터 DC-AC 변환부로 들어오는 전류량도 증가하므로 DC-AC 전력용 반도체 스위치를 3개의 위상차를 갖는 3상 출력이 이루어지도록 구현할 수 있다.The maximum power point follower provides the first converter PWM generator with an error voltage between the output voltage set value and the detected voltage. Then, the converter PWM generator outputs the first converter PWM signal based on the compensated output voltage control value. The converter controller can control the power flow operation corresponding to the control mode determined using the PWM signal. The solar-power-link-type PCS apparatus according to an embodiment of the present invention includes a DC-AC controller. The DC-AC converter is connected to the solar cell to convert the DC power to the AC power. Then, the voltage of the DC power input to the DC-AC decreases, and the power semiconductor switch unit obtained by smoothing the DC power supplied from the outside receives the smoothed DC power and converts it into a square wave power by PWM. The output current of the converter is controlled by the controller. As the output of the AC current increases, the amount of current from the solar cell to the DC-AC converter increases. Therefore, the DC-AC power semiconductor switch has three phase- .
반대로, 태양전지의 전압이 설정된 범위 이하로 하강하면 권선비가 낮은 탭으로 탭 절환 스위치 연결을 제어한다. 이로써 DC-AC 변환부와 변압기 1차 권선에 흐르는 전류의 크기를 최소화할 수 있다. 태양전지의 직류 전압이 크면 스위치가 끊어지도록 높은 교류 전압을 1차 권선부에 인가하도록 제어한다. 따라서, 태양전지의 전압이 커질 경우 변압기의 출력 전류를 낮게 유지시킴으로써 전도손실을 줄일 수 있다. 이때, 상기 전압/전류 검출부는, 상기 태양전지의 전압/전류, 상기 계통의 계통전압/전류 및 상기 DC링크부의 전압을 검출한다.Conversely, if the voltage of the solar cell drops below the set range, the connection of the tap change switch is controlled by the tab having a low winding ratio. Thus, the magnitude of the current flowing through the DC-AC converter and the primary winding of the transformer can be minimized. If the DC voltage of the solar cell is large, control is performed so that a high alternating voltage is applied to the primary winding so that the switch is cut off. Therefore, when the voltage of the solar cell is increased, the output current of the transformer is kept low, thereby reducing the conduction loss. At this time, the voltage / current detecting unit detects the voltage / current of the solar cell, the system voltage / current of the system, and the voltage of the DC link unit.
검출부에서 검출된 전압 및 전류 중에서 하나의 제어모드를 결정하고, 이 제어모드에 따라 DC/AC 인버터를 제어할 수 있다. 이때, 변압기에 인가되는 교류 전압을 증가시키는 데에는 한계가 있다. 결국, DC-AC 변환부의 교류 출력 전압은 항상 DC-AC 변환부의 직류이므로 기 충전 제어부는, 상기 전압/전류 검출부의 전류에 기초해서 태양발전량을 계산하고, 이 태양발전량 및 배터리 연결여부에 따라 기설정된 제어모드를 결정할 수 있다. 따라서, 변압기 탭 절환을 통해서 P1과 P2의 비율만큼 PCS의 출력은 작아지며, 그만큼 전도 손실이 감소하게 되므로 PCS의 효율을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 변압기로 인가되는 출력 교류전압의 변압기 1차측 전류량의 비율로 작게 줄일 수 있고 그에 따른 전도손실을 비율의 제곱만큼 작게 줄일 수 있다. 기계적 스위치가 켜진 상태에서 탭절환 전에 반도체 스위치를 켜고 기계적 스위치는 꺼서 반도체 스위치만으로 기존 탭의 반도체 스위치는 꺼서 태양광발전 연계형 PCS 장치의 주요 구성부이고, 변압기 탭 절환을 이용한 계통 연계형 PCS 장치의 주요 구성부이다.One of the voltage and current detected by the detecting unit is determined, and the DC / AC inverter can be controlled according to the control mode. At this time, there is a limit to increase the AC voltage applied to the transformer. As a result, since the AC output voltage of the DC-AC conversion unit is always DC of the DC-AC conversion unit, the precharge control unit calculates the solar power generation amount based on the current of the voltage / current detection unit, The set control mode can be determined. Therefore, through the transformer tap switching, the output of the PCS is reduced by the ratio of P1 and P2, and the conduction loss is reduced accordingly, so that the efficiency of the PCS can be improved. For example, the output AC voltage applied to the transformer can be reduced by a ratio of the amount of current on the primary side of the transformer, and consequently, the conduction loss can be reduced by the square of the ratio. When the mechanical switch is turned on, the semiconductor switch is turned on and the mechanical switch is turned off to switch the semiconductor switch of the existing tap to the on state only by the semiconductor switch, and the grid connection type PCS device .
광신호는 신호의 세기를 조절하는 감쇠부를 거쳐 증폭부를 통과한다. 증폭된 신호는 역위상 신호로 분배하는 위상조절 분배부를 거쳐 분배기와 전력 증폭기 사이의 케이블 길이에 따른 위상 차이와 본 발명의 PCS 광중계 장치의 슬레이브 블록의 순방향 링크만을 거친다. 태양광 PCS가 상기 통신 수단을 통해 상기 중앙 통제 유닛에 데이터를 송신하여, 상기 태양광 PCS에 제어 명령을 할 수 있되, 실시간으로 데이터를 계측하고, 실시간으로 상기 유닛에 송신하여, 상기 데이터를 근거로 상기 태양광 PCS를 제어하는 것을 의미한다.The optical signal passes through the amplification section through an attenuation section that controls the intensity of the signal. The amplified signal is passed through a phase adjustment distributing unit for distributing the phase difference signal to only the forward link of the slave block of the PCS optical repeater of the present invention and the phase difference according to the cable length between the distributor and the power amplifier. The solar PCS transmits data to the central control unit through the communication means to make a control command to the solar PCS, measures data in real time, transmits the data to the unit in real time, To control the solar PCS.
복수의 태양광발전 연계형 PCS가 동기화되는 단계에서는, 동기화수단을 포함하고, 중앙 통제 유닛과, 복수의 표현과 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여한다. 연결된 복수의 태양광 PCS가 상기 동기화수단에 의해 동기화되고, 상기 태양광 PCS가 데이터를 계측하는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 한다. 상기 동기화수단은, 위성항법시스템을 이용하여, 위성으로부터 시각 동기 신호를 받아 상기 태양광 PCS를 동기화시키는 GPS 수신기일 수 있다. 계측된 데이터는, 상기 태양광 PCS 내부의 등을 고정밀로 계측하고, 계통 전체의 안정도 여유분을 평가하여 태양광 PCS의 발전량을 적절하게 제어할 수 있는 효과가 있다.In the step of synchronizing the plurality of solar power generation linked PCSs, synchronization means is included, and the central control unit and components similar to the plural representations are given the same reference numerals. A plurality of connected solar PCSs are synchronized by the synchronization means and interpreted according to the solar PCS measuring the data or on the context. The synchronization means may be a GPS receiver that receives a time synchronization signal from a satellite and uses the satellite navigation system to synchronize the solar PCS. The measured data has the effect of accurately measuring the inside of the solar PCS, evaluating the stability margin of the entire system, and appropriately controlling the generation amount of the solar PCS.
또한, 동기화된 데이터를 실시간으로 태양광 PCS를 제어할 수 있고, 상기 데이터를 통합적 또는 개별적으로 태양광 PCS를 계통 운영 상황에 맞게 통합적 또는 데이터 계측에 의해 계측되는 것을 원칙으로 하되, 상기 중앙 통제 유닛의 계측시스템에 의해서도 계측될 수 있다. 명세서에 개시된 태양광 PCS 제어 시스템의 실시예들은, 주거용, 빌딩용, 공공시설용, 산업용 및 비상전원의 용도로 쓰이는 태양광 PCS에 실시될 수 있다. 본 명세서에 기재된 태양광 PCS 제어 시스템의 실시예들은, 동기화수단을 사용하여 태양광 PCS의 데이터를 취득함으로써, 태양광 PCS의 전압, 전류, 전력을 개별적으로도 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is a principle that the synchronized data can control the solar PCS in real time, and the data is integrally or individually measured by integration or data measurement in accordance with the operating conditions of the solar PCS, Can also be measured by a metering system. Embodiments of the solar PCS control system disclosed in the specification may be implemented in a solar PCS for residential, building, utility, industrial and emergency power applications. The embodiments of the solar PCS control system described in this specification have the effect of separately controlling the voltage, current, and power of the solar PCS by acquiring data of the solar PCS using the synchronization means.
Claims (2)
A DC / AC inverter connected to the system for each of the output lines and performing a grid voltage / DC voltage conversion or a DC voltage / grid voltage conversion according to a second DC / DC control; A DC / DC converter including a semiconductor switch having a capacity in the same range as that of the DC-AC converter and converting the PV voltage from the solar cell into a predetermined DC voltage according to DC / DC control; Wherein the control unit from the first DC / DC converter turns on the semiconductor switch connected to the tap to which the current is to flow after first turning off the semiconductor switch during the control of the output AC current amount of the DC-AC converter unit. Grid - connected PCS system using switching.
And a voltage / current detecting unit for detecting a PV voltage / current of the solar cell, a battery voltage / current of the battery, a system voltage / current of the system, and a voltage of the DC link unit, A detection unit; And a DC link unit for stabilizing a DC voltage based on the detected voltage and current and a DC voltage from the DC / AC inverter; A second DC / DC converter for converting the voltage in both directions according to the DC / DC control; A diode rectifier for converting the AC current converted through the transformer into a DC current having only one direction; Wherein the DC rectifier and the bi-directional converter are connected in parallel to the rectifier and the bi-directional converter, and when the DC load is greater than the power supplied through the distributed power source, harmonics compensation And the device is operated as a device.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200129555A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 두산중공업 주식회사 | System and method for controlling charging rate |
| KR20200129554A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 두산중공업 주식회사 | System and method for smoothing output of the renewable energy |
| KR20220110441A (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-08 | (주)코빅파워 | Hybrid DC power supply using optical communication |
| CN115642581A (en) * | 2022-12-26 | 2023-01-24 | 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 | Light storage direct current power supply system for electroplating bath |
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2017
- 2017-04-07 KR KR1020170045346A patent/KR20180114272A/en unknown
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200129555A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 두산중공업 주식회사 | System and method for controlling charging rate |
| KR20200129554A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 두산중공업 주식회사 | System and method for smoothing output of the renewable energy |
| KR20220110441A (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-08 | (주)코빅파워 | Hybrid DC power supply using optical communication |
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