KR20210061562A - Power System with Boost Converter - Google Patents

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KR20210061562A
KR20210061562A KR1020190149249A KR20190149249A KR20210061562A KR 20210061562 A KR20210061562 A KR 20210061562A KR 1020190149249 A KR1020190149249 A KR 1020190149249A KR 20190149249 A KR20190149249 A KR 20190149249A KR 20210061562 A KR20210061562 A KR 20210061562A
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한국항공우주연구원
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Abstract

A high-efficiency power system including a boost converter is disclosed. According to the present invention, the power system comprises: a power supply unit for generating power; a switching unit for selecting a power transferring path through which power generated by the power supply unit is transferred to a load; a boost converter unit boosting an input voltage by power generated from the power supply unit and transferring it to the load; and a control unit for controlling a switching operation of the switching unit. Power may be transferred to the load by selecting a path having higher power transferring efficiency according to the switching operation of the switching unit.

Description

부스트 컨버터가 포함된 전력 시스템{Power System with Boost Converter}Power System with Boost Converter

본 발명은 스위칭 동작에 따라 부하에 전력이 전달되는 경로를 선택할 수 있는 전력 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power system capable of selecting a path through which power is transmitted to a load according to a switching operation.

일반적으로, 태양광 발전 시스템이라 함은 태양전지를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전력 시스템으로서, 지구 온난화 해소 및 화석 연료 고갈에 대한 대책으로서 개발이 적극적으로 이루어지고 있다.In general, a solar power generation system is a power system that converts light energy into electrical energy using solar cells, and has been actively developed as a countermeasure against global warming and depletion of fossil fuels.

태양전지 패널은 온도와 일사량에 따라 출력하는 전력이 변경된다. 따라서 전력 전달시 온도와 일사량의 변화에 따라 변경되는 I-V 곡선의 최대 전력 동작점을 추적하기 위해 태양전지 패널의 출력과 연결되는 부스트 컨버터의 입력측 전압을 가변하는 제어를 하면서, 최대 전력점을 추종하는 제어(MPPT;Maximum Power Point Tracking)를 사용한다. 이때, MPPT 제어를 통해 전력 전달시 60% 이상의 부하 조건에서는 약 95% 이상의 높은 전력 변환 효율을 갖지만 이보다 낮은 부하 조건에서는 전력 변환 효율이 낮아지는 단점이 있다. The power output of a solar panel changes according to the temperature and the amount of insolation. Therefore, in order to track the maximum power operating point of the IV curve that changes according to changes in temperature and insolation during power delivery, the voltage at the input side of the boost converter connected to the output of the solar panel is controlled to be varied while tracking the maximum power point. Control (MPPT; Maximum Power Point Tracking) is used. At this time, when power is transmitted through the MPPT control, the power conversion efficiency is higher than about 95% under a load condition of 60% or more, but there is a disadvantage in that the power conversion efficiency is lowered under a lower load condition.

본 발명은 전력 변환 효율을 극대화하기 위한 새로운 구조의 전력 시스템으로서, 전원부로부터 부하에 전달되는 전력의 전달 경로를 선택할 수 있는 전력 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a power system having a new structure for maximizing power conversion efficiency, and a power system capable of selecting a transmission path of power transmitted from a power supply to a load.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력 시스템은, 전력을 생성하는 전원부; 상기 전원부에 의해 생성되는 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 경로를 선택하는 스위칭부; 상기 전원부로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 승압하여 상기 부하에 전달하는 부스트 컨버터부; 및 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 스위칭부는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 제1 스위칭 모드로 제어하여 상기 전원부로부터 상기 부스트 컨버터부를 통하여 상기 부하로 전력이 전달되는 제1 전력 전달 경로를 형성하고, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 제2 스위칭 모드로 제어하여 상기 전원부로부터 상기 부스트 컨버터부를 통하지 않고 상기 부하로 전력이 전달되는 제2 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.In order to achieve the above object, a power system according to the present invention includes a power supply unit for generating power; A switching unit for selecting a power transmission path through which the power generated by the power unit is transmitted to the load; A boost converter unit that boosts an input voltage by power generated from the power unit and transfers it to the load; And a control unit for controlling a switching operation of the switching unit, wherein the switching unit includes a first switch and a second switch, and the control unit controls the first switch and the second switch in a first switching mode to control the power supply unit. A first power transmission path through which power is transferred to the load through the boost converter unit is formed, and the first switch and the second switch are controlled in a second switching mode to the load without passing through the boost converter unit from the power supply unit. A second power transfer path through which power is transferred may be formed.

여기서, 상기 제어부는 상기 제1 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제1 전력의 크기를 연산하고, 상기 제2 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제2 전력의 크기를 연산하며, 상기 제1 전력의 크기 및 상기 제2 전력의 크기를 비교한 비교결과에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.Here, the control unit calculates the magnitude of the first power when the power is transmitted to the load through the first power transmission path, and the second power when the power is transmitted to the load through the second power transmission path. A magnitude is calculated, and a switching operation of the switching unit may be controlled according to a comparison result of comparing the magnitude of the first power and the magnitude of the second power.

또한, 상기 제어부는 상기 스위칭부를 상기 제1 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하고, 상기 스위칭부를 상기 제2 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, when controlling the switching unit in the first switching mode, the control unit controls the boost converter unit in MPPT (Maximum Power Point Tracking), and when controlling the switching unit in the second switching mode, the boost converter unit MPPT It is characterized by not controlling.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템에 있어서 상기 부스트 컨버터부는, 일단이 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 전원부에 연결되거나 차단되는 인덕터; 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터의 타단에 연결되거나 상기 전원부에 연결되는 컨버터 스위치; 및 상기 부하로부터 상기 인덕터 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하는 역전류 방지 소자;를 포함할 수 있다.In addition, in the power system according to an embodiment of the present invention, the boost converter unit may include an inductor whose one end is connected to or cut off the power supply unit according to a switching operation of the switching unit; A converter switch connected to the other end of the inductor or connected to the power supply according to a switching operation of the switching unit; And a reverse current preventing element for preventing a reverse current from flowing from the load to the inductor.

이때 상기 제1 스위치는, 일단이 상기 전원부에 연결되고 타단은 상기 제어부에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터의 일단 또는 개방 단자에 연결되며, 상기 제2 스위치는, 일단이 상기 컨버터 스위치 및 상기 역전류 방지 소자에 연결되고 타단은 상기 제어부에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 상기 전원부 또는 상기 인덕터의 타단에 연결될 수 있다.At this time, the first switch has one end connected to the power supply and the other end connected to one end or an open terminal of the inductor according to a switching operation controlled by the control unit, and the second switch has one end connected to the converter switch and the It is connected to the reverse current prevention element, and the other end may be connected to the power supply unit or the other end of the inductor according to a switching operation controlled by the control unit.

또한 이때 상기 제어부는, 상기 제1 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제1 전력의 크기를 연산하고, 상기 제2 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제2 전력의 크기를 연산하며, 상기 제1 전력의 크기 및 상기 제2 전력의 크기를 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 제1 전력이 상기 제2 전력보다 크거나 같은 경우, 상기 제1 스위치의 타단을 상기 인덕터의 일단에 연결하고, 상기 제2 스위치의 타단을 상기 인덕터의 타단에 연결하는 상기 제1 스위칭 모드로 제어할 수 있고, 상기 비교 결과, 상기 제1 전력이 상기 제2 전력보다 작은 경우, 상기 제1 스위치의 타단을 상기 개방단자에 연결하고, 상기 제2 스위치의 타단을 상기 전원부에 연결하는 상기 제2 스위칭 모드로 제어할 수 있다.In addition, at this time, the controller calculates the magnitude of the first power when power is transferred to the load through the first power transfer path, and the second power when power is transferred to the load through the second power transfer path. Calculate the magnitude of, and compare the magnitude of the first power and the magnitude of the second power, and as a result of the comparison, when the first power is greater than or equal to the second power, the other end of the first switch is When the first switching mode is connected to one end of the inductor and the other end of the second switch is connected to the other end of the inductor. As a result of the comparison, when the first power is less than the second power, the The second switching mode may be controlled in which the other end of the first switch is connected to the open terminal and the other end of the second switch is connected to the power supply.

또한 이때 상기 제어부는, 상기 스위칭부를 상기 제1 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하며, 상기 스위칭부를 상기 제2 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고 상기 컨버터 스위치를 오프로 동작시키는 것을 특징으로 한다.In addition, at this time, when controlling the switching unit in the first switching mode, the control unit controls the boost converter unit in MPPT, and when controlling the switching unit in the second switching mode, the converter does not control the boost converter unit in MPPT It is characterized in that the switch is operated to be off.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템은, 상기 전원부로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 저장하는 입력측 저장부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the power system according to an embodiment of the present invention may further include an input side storage unit for storing an input voltage by power generated from the power supply unit.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템은, 상기 부스트 컨버터부에 의해 승압된 입력 전압을 저장하는 출력측 저장부를 더 포함할 수 있다.In addition, the power system according to an embodiment of the present invention may further include an output side storage unit for storing the input voltage boosted by the boost converter unit.

본 발명에 따른 전력 시스템은 전력이 전달되는 경로에 스위칭 소자를 추가하여, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 전력 전달 효율이 더 높은 경로를 실시간으로 선택할 수 있으므로 전력 전달 효율을 극대화할 수 있다.In the power system according to the present invention, by adding a switching element to a path through which power is transmitted, a path having a higher power transmission efficiency can be selected in real time according to a switching operation of the switching element, thereby maximizing power transmission efficiency.

도 1a는 태양광 발전 전력 시스템에 있어서, 온도 변화에 따른 전력-전압(P-V) 곡선을 나타낸 것이고, 도 1b는 일사량 변화에 따른 P-V 곡선을 나타낸 것이다.
도 2는 태양광 전력 시스템에서 사용되는 부스트 컨버터의, 부하율에 따른 효율을 나타낸 것이다.
도 3은 MPPT 제어를 하는 경우 및 MPPT 제어를 하지 않는 경우의 전력 전달량을 시뮬레이션을 통해 분석한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 전력 시스템의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각의 스위칭 모드에 따른 등가회로를 나타낸 것으로서 도 5a는 제1 스위칭 모드의 등가회로를, 도 5b는 제2 스위칭 모드의 등가회로를 도시한 것이다.1A shows a power-voltage (PV) curve according to a temperature change in a solar power system, and FIG. 1B shows a PV curve according to a change in insolation.
2 shows the efficiency according to the load factor of the boost converter used in the solar power system.
3 is a graph showing an analysis of the amount of power transmitted in the case of performing MPPT control and not performing the MPPT control through simulation.
4 is a schematic diagram of a high-efficiency power system according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B show an equivalent circuit according to each switching mode. FIG. 5A shows an equivalent circuit in a first switching mode, and FIG. 5B shows an equivalent circuit in a second switching mode.

이하, 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.Hereinafter, the accompanying drawings are provided by way of example only to ensure that the technical idea of the present invention can be sufficiently transmitted to a person skilled in the art, and the present invention is not limited to the drawings presented below, but is embodied in any other form. Can be.

또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the'... Terms such as'sub' and'module' mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1a는 일사량이 1kW/m2일 때 온도 변화에 따른 전력-전압(P-V) 곡선을 나타내고, 도 1b는 온도가 25°C일 때 일사량 변화에 따른 P-V 곡선을 나타낸다.1A shows a power-voltage (PV) curve according to a temperature change when the amount of insolation is 1kW/m 2 , and FIG. 1B shows a PV curve according to a change in the amount of insolation when the temperature is 25°C.

태양광 패널은 온도와 일사량에 따라 출력하는 전력이 변경된다. 따라서, 온도와 일사량의 변화에 따라 변경되는 P-V 곡선의 최대 전력점을 추적하기 위해 태양광 패널의 출력과 연결되는 부스트 컨버터부의 입력측 전압을 가변하는 MPPT 제어를 한다.The power output of a solar panel changes according to the temperature and the amount of insolation. Accordingly, in order to track the maximum power point of the P-V curve that changes according to changes in temperature and insolation, MPPT control is performed to vary the voltage at the input side of the boost converter unit connected to the output of the solar panel.

여기서, MPPT제어란 태양광 발전의 효율을 극대화시키기 위한 제어로서, 시스템을 항상 최대 전력점(Maximum Power Point, MPP)에서 동작하게 하여 전력을 최대로 이용할 수 있는 최대 전력점 추종 제어이다.Here, the MPPT control is a control for maximizing the efficiency of photovoltaic power generation, and is a maximum power point tracking control capable of maximizing power use by always operating the system at a maximum power point (MPP).

이러한, 최대 전력점 추종 제어를 위한 방법으로 P&O(Perturbation and Obsevation, 섭동후 추정) 방법이 일반적으로 사용되고 있다. P&O방법은 태양광 패널로부터 출력되는 전압을 주기적으로 증가, 감소시키는 가변을 하고 이전의 출력 전력과 현재의 출력 전력을 비교하여 최대 전력점을 추종하는 방식의 MPPT 제어 방법이다. As a method for the maximum power point tracking control, a P&O (Perturbation and Obsevation, post-perturbation estimation) method is generally used. The P&O method is a method of controlling MPPT in which the voltage output from the solar panel is periodically increased or decreased, and the maximum power point is followed by comparing the previous output power and the current output power.

다만 최대 전력점 추적(MPPT)을 위한 방법으로는 상술한 P&O 방법 외에도 InCond(Incremental Conductance) 방법 등의 다양한 MPPT 알고리즘이 공지되어 있으며 본 발명에서 언급하는 MPPT 제어를 위해 이러한 다양한 MPPT 알고리즘 중 어느 하나가 사용될 수 있음은 분명하다.However, as a method for tracking the maximum power point (MPPT), in addition to the P&O method described above, various MPPT algorithms such as InCond (Incremental Conductance) method are known, and any one of these various MPPT algorithms for MPPT control mentioned in the present invention is known. It is clear that it can be used.

도 1a 및 도 1b에서 확인할 수 있듯이 P&O 방법의 MPPT 제어시에는 온도 또는 일사량에 따라 변경되는 P-V 곡선에 맞게 점선을 따라서 최대 전력점을 추종하면서, 부스트 컨버터를 제어하여 부하로 전달되는 전압을 가변하는 방식으로 태양광 패널로부터 부하로 최대 전력이 전달되도록 한다.As can be seen in FIGS. 1A and 1B, when controlling the MPPT of the P&O method, the voltage delivered to the load is varied by controlling the boost converter while following the maximum power point along the dotted line according to the PV curve that changes according to temperature or insolation. In this way, the maximum power is transferred from the solar panel to the load.

이때, 부스트 컨버터는 다른 종류의 DC-DC 컨버터들에 비해 높은 효율을 갖는 회로이지만, DC-DC 컨버터의 특성상 수십에서 수백 Mhz까지의 스위칭 동작을 하며, 전력 전달 경로에 존재하는 능동, 수동 소자들의 도통 손실 및 코어 손실에 의한 손실이 발생하게 된다.At this time, the boost converter is a circuit with higher efficiency compared to other types of DC-DC converters, but due to the characteristics of the DC-DC converter, it performs switching operations from tens to several hundred Mhz. Loss due to conduction loss and core loss occurs.

도 2는 태양광 전력 시스템에서 사용되는 부스트 컨버터의 부하율에 따른 전력 전달 효율을 나타낸 것이다. 60% 이상의 부하 조건에서 약 95% 이상의 높은 변환 효율을 갖지만, 60%보다 작은 부하 조건에서는 변환 효율이 높지 않다는 것을 알 수 있다.2 shows power transfer efficiency according to a load factor of a boost converter used in a solar power system. It can be seen that it has a high conversion efficiency of about 95% or more under a load condition of 60% or more, but the conversion efficiency is not high under a load condition of less than 60%.

한편, 일사량과 온도에 의해 변동되는 P-V 곡선에 따라 태양광 패널에서 출력하는 전력을 부스트 컨버터를 통하지 않고 MPPT 제어 없이 부하에 전달할 때 더 많은 전력이 전달되는 경우가 있다.On the other hand, when the power output from the solar panel is transferred to the load without MPPT control without passing through the boost converter according to the P-V curve that varies depending on the amount of insolation and temperature, there are cases where more power is delivered.

도 3은 일사량 1000W/m2, 온도 25˚C 그리고 일사량 1000W/m2, 온도 75˚C 일 때의 2가지 경우에 대해서 MPPT 제어를 하면서 부하에 전력을 전달하는 경우와 MPPT 제어를 하지 않고 부하에 전력을 전달하는 경우의 전력 전달량을 시뮬레이션을 통해 분석한 그래프이다.3 is not the case with the MPPT control for delivering power to the load with the MPPT control for irradiation 1000W / m 2, and when two types of temperature 25˚C when the irradiation 1000W / m 2, the temperature load 75˚C This is a graph that analyzes the amount of power delivered through simulation when power is delivered to the vehicle.

도 3은, 상기 2가지 경우의 일사량과 온도 조건에서 P-V 곡선을 분석한 것으로서, MPPT 제어를 할 때보다 MPPT 제어를 하지 않고 부하에 전력을 전달할 때 더 많은 전력을 부하로 전달하는 경우만을 음영으로 표시하였다.3 is an analysis of the PV curve under the conditions of insolation and temperature in the above two cases, and only the case where more power is transferred to the load when power is transferred to the load without MPPT control than when MPPT control is performed is shaded. Marked.

도 3에 나타난 바와 같이, MPPT 제어를 사용하는 경우에는 태양광 패널에서 출력되는 전압과 상관없이 항상 최대 전력을 출력할 수 있는 동작점을 추종하여 전압을 가변하면서 부하에 전력을 전달한다. 따라서, 부하 전압이 240V~320V인 구간에서 부하 전압 또는 전원부 출력단에서 측정되는 개방 전압에 상관없이 항상 약 6750W, 5380W의 전력이 각각 전달된다.As shown in FIG. 3, in the case of using the MPPT control, power is delivered to the load while varying the voltage by following an operating point capable of always outputting the maximum power regardless of the voltage output from the solar panel. Accordingly, about 6750W and 5380W of power are always delivered regardless of the load voltage or the open-circuit voltage measured at the output terminal of the power supply unit in the section where the load voltage is 240V to 320V.

반면에 MPPT 제어를 사용하지 않는 경우에는 일사량 1000W/m2, 온도 25˚C일 때 부하 전압이 270V~315V인 구간에서 최대 약 300W를 더 출력할 수 있다. 또한 일사량 1000W/m2, 온도 75˚C 일 때에는 최대 약 200W를 더 출력할 수 있다.On the other hand, when MPPT control is not used, it can output up to about 300W more in the section where the load voltage is 270V~315V when the irradiation is 1000W/m 2 and the temperature is 25˚C. In addition, when the solar radiation is 1000W/m 2 and the temperature is 75˚C, it can output about 200W more.

도 3에서는 상술한 일사량 1000W/m2, 온도 25˚C 그리고 일사량 1000W/m2, 온도 75˚C 일 때의 2가지 경우에 대해서만 전력 전달량을 비교하였으나, 광량과 온도는 하루 중 연속적으로 변화하는 값이고, 각각 약 0~1500 W/m2, -20~+80˚C 정도 범위에서 변화하므로 도 3에서 음영으로 표시한 부분 외에도 MPPT 제어를 하지 않는 경우에 더 많은 전력을 전달할 수 있는 포인트가 다양한 일사량, 온도, 전압 조건에서 다수 존재할 수 있다.Although Figure 3 compares the power delivery amount only for the case when the two types of the above-described irradiation 1000W / m 2, and the temperature 25˚C 75˚C irradiation 1000W / m 2, temperature, light intensity and temperature is changing continuously during day Value, and each varies in the range of about 0 to 1500 W/m 2 and -20 to +80 ˚C, so in addition to the shaded parts in Fig. 3, there is a point that can deliver more power when MPPT control is not performed. It may exist in a number of conditions under various insolation, temperature, and voltage conditions.

즉, 부하로의 전력 전달시 MPPT 제어되는 부스트 컨버터를 통하여 전력을 전달해야 유리한 경우가 있고, MPPT 제어를 사용하지 않고 부스트 컨버터를 통하지 않고 전력을 전달해야 유리한 경우가 있는 것이다. That is, there are cases where it is advantageous to transmit power through a boost converter controlled by MPPT when transferring power to a load, and in some cases, it is advantageous to transmit power without using MPPT control and through a boost converter.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템에 대해서 설명한다.Hereinafter, a power system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a power system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템(1000)은 전원부(100), 스위칭부(200), 부스트 컨버터부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a power system 1000 according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 100, a switching unit 200, a boost converter unit 300, and a control unit 400.

전원부(100)는 전력을 생성하는 구성으로서, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 패널일 수 있고, 이때 태양광 패널은 태양광을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있는 태양전지 모듈의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 태양전지 모듈은 태양전지의 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직병렬 연결의 조합으로 이루어질 수 있다.The power supply unit 100 is a component that generates power, and may be a solar panel that converts light energy into electrical energy. In this case, the solar panel is a combination of solar cell modules that can convert sunlight into DC power and output it. Can be configured. The solar cell module may be formed of a combination of series connection, parallel connection, or series-parallel connection of solar cells.

스위칭부(200)는 전원부(100)에 의해 생성되는 전력이 부하(10)로 전달될 때의 전력 전달 경로를 선택할 수 있는 구성으로서 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)를 포함한다.The switching unit 200 includes a first switch 210 and a second switch 220 as a configuration capable of selecting a power transmission path when the power generated by the power supply unit 100 is transferred to the load 10. .

여기서, 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)는 전류가 흐르는 경로를 선택하여 전환하는 기능을 가지는 소자라면 어느 것이든 사용 가능하다.Here, the first switch 210 and the second switch 220 may be any device having a function of selecting and switching a path through which current flows.

또한, 도 4에는 부하(10)의 예시로서 직류 전원을 저장하기 위한 배터리가 도시되어 있으나 이에 한정되지는 않는다.In addition, although a battery for storing DC power is shown as an example of the load 10 in FIG. 4, the present invention is not limited thereto.

부스트 컨버터부(300)는 전원부(100)로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 전달받아 승압하여 부하(10)에 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 부스트 컨버터부(300)는 인덕터(310), 컨버터 스위치(320) 및 역전류 방지 소자(330)를 포함한다.The boost converter unit 300 may receive an input voltage generated by the power generated from the power supply unit 100, boost it, and transmit it to the load 10. More specifically, the boost converter unit 300 includes an inductor 310, a converter switch 320, and a reverse current prevention element 330.

이때, 인덕터(310)는 일단과 타단이 스위칭부(200)에 연결된다. 인덕터(310)의 일단은 스위칭부(200)의 스위칭 동작에 따라 전원부(100)에 연결되거나 차단되고, 인덕터(310)의 타단은 스위칭부(200)의 스위칭 동작에 따라 전원부(100)에 연결되거나 후술할 컨버터 스위치(320)에 연결된다.At this time, the inductor 310 has one end and the other end connected to the switching unit 200. One end of the inductor 310 is connected to or cut off the power supply 100 according to the switching operation of the switching unit 200, and the other end of the inductor 310 is connected to the power supply 100 according to the switching operation of the switching unit 200 Or connected to a converter switch 320 to be described later.

컨버터 스위치(320)는 스위칭부(200)의 스위칭 동작에 따라 인덕터(310)의 타단에 연결되거나 전원부(100)에 연결되는데, 부스트 컨버터부(300)에 포함되는 컨버터 스위치(320)는 도통(온 상태) 또는 비도통(오프 상태)이 되어 전류를 흐르게 할지 여부를 결정하는 소자로서 예를 들어, 반도체 스위치인 모스펫(MOSFET)이 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The converter switch 320 is connected to the other end of the inductor 310 or to the power supply unit 100 according to the switching operation of the switching unit 200, and the converter switch 320 included in the boost converter unit 300 is conductive ( An on-state) or non-conduction (off-state) element that determines whether to allow current to flow, for example, a semiconductor switch, a MOSFET may be used, but the present invention is not limited thereto.

역전류 방지 소자(330)는 상기 부하(10)로부터 인덕터(310) 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 구성이다. 역전류 방지 소자(330)로는 다이오드, FET 등의 다양한 소자가 사용될 수 있다.The reverse current prevention element 330 is configured to prevent a reverse current from flowing from the load 10 to the inductor 310. Various devices such as diodes and FETs may be used as the reverse current prevention device 330.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 전력 시스템에 있어서 스위칭부(200)의 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)가 연결되는 구체적인 회로 구조는 다음과 같다.Meanwhile, a specific circuit structure in which the first switch 210 and the second switch 220 of the switching unit 200 are connected in the high-efficiency power system according to an embodiment of the present invention is as follows.

제1 스위치(210)는 일단이 전원부(100)에 연결되어 있고, 타단이 제1 스위치(210)의 스위칭 동작에 따라 인덕터(310)의 일단에 연결되거나 또는 개방단자에 연결되도록 마련된다.The first switch 210 has one end connected to the power supply unit 100 and the other end connected to one end of the inductor 310 or connected to an open terminal according to a switching operation of the first switch 210.

여기서, 개방단자에 연결된다는 것의 의미는 제1 스위치(210)의 타단에 어떠한 회로 소자도 전기적으로 연결되지 않는 것을 의미한다.Here, the meaning of being connected to the open terminal means that no circuit elements are electrically connected to the other end of the first switch 210.

제2 스위치(220)는 일단이 컨버터 스위치(320) 및 역전류 방지 소자(330)의 일단에 연결되고 타단이 스위칭 동작에 따라 전원부(100) 또는 인덕터(310)의 타단에 연결되도록 마련된다.The second switch 220 is provided so that one end is connected to one end of the converter switch 320 and the reverse current preventing element 330 and the other end is connected to the other end of the power supply unit 100 or the inductor 310 according to a switching operation.

제어부(400)는 부스트 컨버터부(300)의 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어 및 스위칭부(200)의 스위칭 동작을 제어하는 구성이다. 보다 구체적으로, 제어부(400)는 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)를 제1 스위칭 모드로 제어하여 전원부(100)로부터 부스트 컨버터부(300)를 통하여 부하(10)로 전력이 전달되는 제1 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.The control unit 400 is a component for controlling a maximum power point tracking (MPPT) control of the boost converter unit 300 and a switching operation of the switching unit 200. More specifically, the control unit 400 controls the first switch 210 and the second switch 220 in a first switching mode, so that power is transferred from the power supply unit 100 to the load 10 through the boost converter unit 300. It is possible to form a first power transmission path to be transmitted.

여기서, 부스트 컨버터부(300)를 통하여 전력이 전달된다는 의미는 전원부(100)로부터 부하(10)로 전력이 전달됨에 있어서, 전원부(100)에서 출력되는 전압이 부스트 컨버터부(300)에 의해 가변되는 과정을 거치게 된다는 의미이다.Here, the meaning that power is transmitted through the boost converter unit 300 means that since power is transmitted from the power supply unit 100 to the load 10, the voltage output from the power supply unit 100 is variable by the boost converter unit 300. It means that you will go through the process of becoming.

또한 제어부는, 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)를 제2 스위칭 모드로 제어하여 부스트 컨버터부(300)를 통하지 않고 전원부(100)로부터 부하(10)로 전력이 전달되는 제2 전력 전달 경로를 형성할 수 있다.In addition, the control unit controls the first switch 210 and the second switch 220 in a second switching mode so that power is transferred from the power supply unit 100 to the load 10 without passing through the boost converter unit 300. Power transmission path can be formed.

여기서, 부스트 컨버터부(300)를 통하지 않고 전력이 전달된다는 의미는 전원부(100)로부터 부하(10)로 전력이 전달됨에 있어서, 전원부(100)에서 출력되는 전압이 부스트 컨버터부(300)에 의해 가변되는 과정을 거치지 않는다는 의미이다.Here, the meaning that power is transmitted without passing through the boost converter unit 300 means that power is transferred from the power supply unit 100 to the load 10, so that the voltage output from the power supply unit 100 is transmitted by the boost converter unit 300. It means that it does not go through the process of being changed.

또한, 제어부(400)는 상기 제1 전력 전달 경로로 부하(10)에 전력을 전달하는 경우의 제1 전력의 크기를 연산하고, 상기 제2 전력 전달 경로로 부하(10)에 전력을 전달하는 경우의 제2 전력의 크기를 연산한다. 이후, 제어부(400)는 연산된 제1 전력 및 제2 전력의 크기를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 스위칭부(200)의 스위칭 동작을 제어한다. In addition, the controller 400 calculates the magnitude of the first power when power is delivered to the load 10 through the first power transfer path, and transfers power to the load 10 through the second power transfer path. The magnitude of the second power in the case is calculated. Thereafter, the control unit 400 compares the calculated magnitudes of the first power and the second power, and controls the switching operation of the switching unit 200 according to the comparison result.

이때, 제어부(400)는, 상기 비교 결과가 제1 전력이 제2 전력보다 크기가 크거나 같은 경우라면, 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)를 제1 스위칭 모드로 제어하고, 상기 비교 결과가 제1 전력이 제2 전력보다 크기가 작은 경우라면, 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)를 제2 스위칭 모드로 제어한다.In this case, the control unit 400 controls the first switch 210 and the second switch 220 in a first switching mode if the comparison result is that the first power is greater than or equal to the second power, If the comparison result shows that the first power is smaller than the second power, the first switch 210 and the second switch 220 are controlled in the second switching mode.

여기서, 제1 전력은 제어부(400)가 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어 하는 경우 전원부(100)로부터 부하(10)로 전달되는 전력이고 제2 전력은 제어부(400)가 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어하지 않는 경우 전원부(100)로부터 부하(10)로 전달되는 전력의 크기이다.Here, the first power is the power transferred from the power supply unit 100 to the load 10 when the control unit 400 controls the boost converter unit 300 MPPT, and the second power is the control unit 400 is the boost converter unit 300 ) Is the amount of power transmitted from the power supply unit 100 to the load 10 when MPPT is not controlled.

상기 제1 전력은 MPPT 제어에 의해 부하(10)로 전달되는 전압의 값을 변환시키면서 추종하는 최대 전력이므로, 제어부(400)가 전원부(100) 출력단의 개방 전압(V1) 및 단락 전류(I1)의 값을 전달받아 MPPT 알고리즘을 이용하여 연산한다. 또한, 상기 제2 전력은 MPPT 제어를 하지 않는 경우 부하(10)에 전달될 전력이므로, 제어부(400)가 부하(10)의 현재 전압(V2)을 전달받아 부하(10)의 현재 전압(V2)이 전원부(100)에 적용될 때 전원부(100)에서 출력되는 전력의 값을 연산한다.Since the first power is the maximum power that is followed while converting the value of the voltage delivered to the load 10 by the MPPT control, the control unit 400 is configured to provide an open-circuit voltage (V1) and a short-circuit current (I1) at the output terminal of the power supply unit 100. It receives the value of and calculates it using the MPPT algorithm. In addition, since the second power is power to be delivered to the load 10 when MPPT control is not performed, the controller 400 receives the current voltage V2 of the load 10 and receives the current voltage V2 of the load 10. When) is applied to the power supply unit 100, the value of the power output from the power supply unit 100 is calculated.

본 발명에 따르면, 제어부(400)가 상기 제1 전력의 크기 및 상기 제2 전력의 크기를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 제1 전력 전달 경로와 제2 전력 전달 경로 중 전력 전달 효율이 더 높은 경로를 실시간으로 선택하도록 스위칭부(200)의 스위칭 동작을 제어할 수 있으므로 전력 전달 효율이 극대화될 수 있다.According to the present invention, the controller 400 compares the magnitude of the first power and the magnitude of the second power, and according to the comparison result, the power transfer efficiency is higher among the first power transfer path and the second power transfer path. Since the switching operation of the switching unit 200 can be controlled to select a path in real time, power transfer efficiency can be maximized.

또한, 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 전력 시스템(1000)은, 전원부(100)로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 저장하는 입력측 저장부(500)를 더 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 4, the power system 1000 according to the present invention may further include an input side storage unit 500 that stores an input voltage by power generated from the power supply unit 100.

이때, 입력측 저장부(500)는 전원부(100)와 부스트 컨버터부(300) 사이에 연결된다.In this case, the input-side storage unit 500 is connected between the power supply unit 100 and the boost converter unit 300.

입력측 저장부(500)는 전원부(100)로부터 출력되는 입력측 전압에 노이즈가 끼거나 전압이 흔들릴 때 안정된 직류 전압을 공급할 수 있게 해주는 역할을 하며, 입력측 저장부(500)로는 커패시터가 사용될 수 있다.The input-side storage unit 500 serves to supply a stable DC voltage when noise or voltage fluctuates in the input-side voltage output from the power supply unit 100, and a capacitor may be used as the input-side storage unit 500.

또한, 본 발명에 따른 전력 시스템(1000)은, 부스트 컨버터부(300)에 의해 승압된 전압을 저장하는 출력측 저장부(600)를 더 포함할 수 있다.In addition, the power system 1000 according to the present invention may further include an output-side storage unit 600 that stores the voltage boosted by the boost converter unit 300.

이때, 출력측 저장부(600)는 부스트 컨버터부(300)와 부하(10) 사이에 연결된다.In this case, the output-side storage unit 600 is connected between the boost converter unit 300 and the load 10.

출력측 저장부(600)는 부하(10)에 직류전압을 공급하도록 전압을 정류시켜주는 역할을 하며, 출력측 저장부(600)로는 커패시터가 사용될 수 있다.The output-side storage unit 600 serves to rectify the voltage to supply a DC voltage to the load 10, and a capacitor may be used as the output-side storage unit 600.

이하에서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 보다 구체적으로 상기 제1 스위칭 모드 및 제2 스위칭 모드에 대해 설명한다.Hereinafter, the first switching mode and the second switching mode will be described in more detail with reference to FIGS. 5A and 5B.

도 5a는 제1 스위칭 모드의 등가회로를, 도 5b는 제2 스위칭 모드의 등가회로를 도시한 것이다.5A shows an equivalent circuit in the first switching mode, and FIG. 5B shows an equivalent circuit in the second switching mode.

도 5a를 참조하면, 전원부(100)에서 생성되는 전력은 부스트 컨버터부(300)를 통하여 부하(10)에 전달되는 제1 전력 전달 경로로 전달된다. 제어부(400)는 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어하면서 전원부(100)에서 출력되는 전압을 가변하여 부하(10)에 전달하는 방식으로 최대 전력을 추종한다.Referring to FIG. 5A, power generated by the power supply unit 100 is transmitted to a first power transmission path transmitted to the load 10 through the boost converter unit 300. The control unit 400 tracks the maximum power by controlling the boost converter unit 300 by MPPT control, varying the voltage output from the power supply unit 100 and transferring the voltage to the load 10.

상기 제1 전력 전달 경로를 형성하는 제1 스위칭 모드는, 제1 전력의 크기가 제2 전력의 크기보다 크거나 같은 경우에 제1 스위치(210)의 타단이 인덕터(310)의 일단에 연결되고, 제2 스위치(220)의 타단이 인덕터(310)의 타단에 연결된 모드이다.In the first switching mode forming the first power transmission path, when the magnitude of the first power is greater than or equal to the magnitude of the second power, the other end of the first switch 210 is connected to one end of the inductor 310 , This is a mode in which the other end of the second switch 220 is connected to the other end of the inductor 310.

제1 전력이 제2 전력보다 크거나 같다는 것은, 부스트 컨버터부(300)가 MPPT 제어될 때 부하(10)에 더 많은 전력이 전달된다는 의미이므로 제어부(400)는 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어한다. 따라서, 제어부(400)는 제1 스위치(210)의 타단을 인덕터(310)의 일단에 연결하여 전원부(100)에서 출력되는 전류가 인덕터(310)로 흘러 인덕터(310)를 충전시키도록 하고, 제2 스위치(220)의 타단을 인덕터(310)의 타단에 연결하여 인덕터(310)가 컨버터 스위치(320) 및 역전류 방지 소자(330)와 연결되도록 한다. When the first power is greater than or equal to the second power, it means that more power is transmitted to the load 10 when the boost converter unit 300 is MPPT controlled. Control. Accordingly, the control unit 400 connects the other end of the first switch 210 to one end of the inductor 310 so that the current output from the power supply unit 100 flows to the inductor 310 to charge the inductor 310, The other end of the second switch 220 is connected to the other end of the inductor 310 so that the inductor 310 is connected to the converter switch 320 and the reverse current prevention element 330.

이때, 전원부(100)에서 출력되는 전압은, 제어부(400)의 MPPT 제어에 의해 부하(10)에 최대 전력을 전달할 수 있도록 가변되므로, 부하(10)에는 MPPT 제어에 의해 추종된 최대 전력이 전달될 수 있다.At this time, since the voltage output from the power supply unit 100 is varied so as to transmit the maximum power to the load 10 by the MPPT control of the control unit 400, the maximum power followed by the MPPT control is transmitted to the load 10 Can be.

다음으로 도 5b를 참조하면, 전원부(100)에서 생성되는 전력은 역전류 방지 소자(330)만을 거쳐 부하(10)에 전달된다. 제어부(400)는 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어를 하지 않고, 컨버터 스위치(320)를 오프시켜 전원부(100)에서 생성되는 전압이 가변되지 않고 부하(10)에 전달되도록 제어한다. 이때, 전원부(100)로부터 부하(10)로 전달되는 전력은 부스트 컨버터부(300)를 통하지 않고 제2 전력 전달 경로로 전달된다. Next, referring to FIG. 5B, power generated by the power supply unit 100 is transmitted to the load 10 through only the reverse current prevention element 330. The control unit 400 controls the boost converter unit 300 to be transferred to the load 10 without changing the voltage generated by the power supply unit 100 by turning off the converter switch 320 without performing MPPT control. In this case, the power transmitted from the power supply unit 100 to the load 10 is transmitted through the second power transmission path without passing through the boost converter unit 300.

상기 제2 전력 전달 경로를 형성하는 제2 스위칭 모드는, 제1 전력의 크기가 제2 전력의 크기보다 작은 경우에 제1 스위치(210)의 타단이 개방단자에 연결되고, 제2 스위치(220)의 타단이 전원부(100)에 연결된 모드이다. In the second switching mode forming the second power transmission path, when the magnitude of the first power is smaller than the magnitude of the second power, the other end of the first switch 210 is connected to the open terminal, and the second switch 220 The other end of) is a mode connected to the power supply unit 100.

제1 전력이 제2 전력보다 작다는 것은, 부스트 컨버터부(300)가 MPPT 제어되지 않을 때 부하(10)에 더 많은 전력이 전달된다는 의미이므로 제어부(400)는 부스트 컨버터부(300)를 MPPT 제어하지 않는다. 따라서, 제어부(400)는 제1 스위치(210)의 타단을 개방단자에 연결하여 전원부(100)로부터 부스트 컨버터부(300)의 입력단에 위치한 인덕터(310)로 연결되는 회로라인을 차단시키고, 제2 스위치(220)의 타단을 전원부(100)에 연결하여 전원부(100)를 컨버터 스위치(320) 및 역전류 방지 소자(330)에 연결한다.When the first power is less than the second power, it means that more power is transmitted to the load 10 when the boost converter unit 300 is not MPPT controlled, so the control unit 400 converts the boost converter unit 300 to MPPT. Do not control. Accordingly, the control unit 400 connects the other end of the first switch 210 to the open terminal to cut off the circuit line connected from the power supply unit 100 to the inductor 310 located at the input terminal of the boost converter unit 300, and 2 The other end of the switch 220 is connected to the power supply unit 100 and the power unit 100 is connected to the converter switch 320 and the reverse current prevention element 330.

이때, 제어부(400)는 컨버터 스위치(320)를 오프시킨다. 컨버터 스위치(320)가 오프되면 현재의 부하(10) 전압이 전원부(100)에 적용된다.At this time, the control unit 400 turns off the converter switch 320. When the converter switch 320 is turned off, the current voltage of the load 10 is applied to the power supply unit 100.

여기서, 부하(10) 전압이 전원부(100)에 적용된다는 것은 부하(10) 전압과 역전류 방지 소자(330) 양단의 전압 차이만큼의 전압이 전원부(100)에 걸린다는 것을 의미하고 이때, 전원부(100)에서 출력되는 전류는 역전류 방지 소자(330)만을 거쳐 그대로 부하(10)에 전달된다.Here, that the voltage of the load 10 is applied to the power supply unit 100 means that the voltage equal to the voltage difference between the voltage of the load 10 and the voltage across the reverse current prevention element 330 is applied to the power supply unit 100. In this case, the power supply unit The current output from 100 is transmitted to the load 10 as it is through only the reverse current prevention element 330.

역전류 방지 소자(330)로서 다이오드가 사용되는 경우, 애노드는 인덕터(310)의 타단 및 컨버터 스위치(320)에 연결되고 캐소드는 부하(10)에 연결되어 인덕터(310) 방향으로 역방향 전류가 흐르지 않는다. 다이오드의 전압 강하는 약 0.7V로서 매우 작은 값이므로 전원부(100)에 의해 생성되는 전력의 대부분(99% 이상)이 부하(10)에 전달될 수 있다.When a diode is used as the reverse current prevention element 330, the anode is connected to the other end of the inductor 310 and the converter switch 320, and the cathode is connected to the load 10 so that a reverse current does not flow in the direction of the inductor 310. Does not. Since the voltage drop of the diode is about 0.7V, which is a very small value, most (99% or more) of the power generated by the power supply unit 100 may be delivered to the load 10.

또는, 역전류 방지 소자(330)로서 FET이 사용될 수도 있는데, FET이 사용되는 경우 제어부(400)에서 FET을 온오프 제어할 수 있고, FET의 온오프 제어에 의해 인덕터(310) 방향으로 역전류가 흐르는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 다이오드는 적은 양이라도 전압강하가 존재하는 것에 비해 FET의 온 상태에서는 이론적으로 전압강하가 존재하지 않으므로 다이오드를 사용할 때보다 전력 전달 효율이 더 높아질 수 있다.Alternatively, a FET may be used as the reverse current prevention element 330. When the FET is used, the controller 400 can control the FET on and off, and the reverse current in the inductor 310 direction by the on/off control of the FET In addition to preventing the flow of the diode, the voltage drop does not exist in the ON state of the FET, whereas the voltage drop does not exist theoretically in the ON state of the diode, so the power transfer efficiency may be higher than when a diode is used.

한편, 단순히 컨버터 스위치(320)를 오프 상태로 유지하는 것만으로도 MPPT 제어를 하지 않고 부하(10)로 전력을 전달할 수 있지만, 본 발명과 같이 스위칭부(200)를 추가하면 제2 스위칭 모드로 동작시 전원부(100)에서 출력되는 전류가 인덕터(310)를 거치지 않도록 바이패스 경로를 형성할 수 있으므로 인덕터(310) 소자에 의해 발생할 수도 있는 리플 현상을 미연에 방지할 수 있다.On the other hand, simply by keeping the converter switch 320 in the off state, power can be delivered to the load 10 without performing MPPT control. However, if the switching unit 200 is added as in the present invention, the second switching mode is performed. Since a bypass path may be formed so that the current output from the power supply unit 100 does not pass through the inductor 310 during operation, a ripple phenomenon that may be caused by the inductor 310 element may be prevented in advance.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 RLC 소자의 추가 없이 이극 스위치(two poles switch) 소자만을 추가하는 단순한 구조 변경에 의해, MPPT 제어가 이루어지는 경로와 MPPT 제어가 이루어지지 않는 경로 중 전력 전달 효율이 더 높은 경로를 선택하여 부하에 전력을 전달할 수 있다. 따라서, MPPT 제어만을 할 때보다 더 높은 효율로 부하에 전력이 전달될 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, power transfer efficiency is higher among paths in which MPPT control is performed and paths in which MPPT control is not performed by a simple structural change in which only a two poles switch device is added without adding an RLC device. You can select a path to deliver power to the load. Therefore, there is an effect that power can be delivered to the load with higher efficiency than when performing only MPPT control.

이상 본 발명의 설명을 위하여 예시로 든 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태로 조합이 가능하다. 따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 특징이 있다고 할 것이다.The examples exemplified for the description of the present invention are only one embodiment in which the present invention is embodied, and may be combined in various forms in order to realize the gist of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims can implement various changes. It will be said that there are technical features of the present invention up to the scope.

1000: 전력 시스템
100: 전원부
200: 스위칭부
210: 제1 스위치
220: 제2 스위치
300: 부스트 컨버터부
310: 인덕터
320: 컨버터 스위치
330: 역전류 방지 소자
400: 제어부
500: 입력측 저장부
600: 출력측 저장부1000: power system
100: power supply
200: switching unit
210: first switch
220: second switch
300: boost converter unit
310: inductor
320: converter switch
330: reverse current prevention element
400: control unit
500: input side storage unit
600: output side storage unit

Claims (9)

전력을 생성하는 전원부;
상기 전원부에 의해 생성되는 전력이 부하로 전달되는 전력 전달 경로를 선택하는 스위칭부;
상기 전원부로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 승압하여 상기 부하에 전달하는 부스트 컨버터부; 및
상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 스위칭부는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 제1 스위칭 모드로 제어하여 상기 전원부로부터 상기 부스트 컨버터부를 통하여 상기 부하로 전력이 전달되는 제1 전력 전달 경로를 형성하고, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 제2 스위칭 모드로 제어하여 상기 전원부로부터 상기 부스트 컨버터부를 통하지 않고 상기 부하로 전력이 전달되는 제2 전력 전달 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
A power supply for generating electric power;
A switching unit for selecting a power transmission path through which the power generated by the power unit is transmitted to the load;
A boost converter unit that boosts an input voltage by power generated from the power unit and transfers it to the load; And
Includes; a control unit for controlling the switching operation of the switching unit,
The switching unit includes a first switch and a second switch,
The controller controls the first switch and the second switch in a first switching mode to form a first power transfer path through which power is transferred from the power supply to the load through the boost converter, and the first switch and the second switch A power system, comprising: controlling a switch in a second switching mode to form a second power transfer path through which power is transferred from the power supply to the load without passing through the boost converter.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제1 전력의 크기를 연산하고, 상기 제2 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제2 전력의 크기를 연산하며, 상기 제1 전력의 크기 및 상기 제2 전력의 크기를 비교한 비교결과에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
The method of claim 1,
The control unit,
Calculate a magnitude of first power when power is delivered to the load through the first power transfer path, and calculate a magnitude of second power when power is delivered to the load through the second power transfer path, And controlling a switching operation of the switching unit according to a comparison result of comparing the magnitude of the first power and the magnitude of the second power.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스위칭부를 상기 제1 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하고,
상기 스위칭부를 상기 제2 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하지 않는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
The method of claim 1,
The control unit,
When controlling the switching unit in the first switching mode, controlling the boost converter unit MPPT (Maximum Power Point Tracking),
And when controlling the switching unit in the second switching mode, the boost converter unit does not control MPPT.
 제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터부는,
일단이 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 전원부에 연결되거나 차단되는 인덕터;
상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터의 타단에 연결되거나 상기 전원부에 연결되는 컨버터 스위치; 및
상기 부하로부터 상기 인덕터 방향으로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지하는 역전류 방지 소자;를 포함하는 전력 시스템.
The method of claim 1,
The boost converter unit,
An inductor whose one end is connected to or cut off the power supply according to a switching operation of the switching unit;
A converter switch connected to the other end of the inductor or connected to the power supply according to a switching operation of the switching unit; And
Power system comprising a; reverse current prevention element for preventing a reverse current from flowing from the load to the inductor direction.
 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치는, 일단이 상기 전원부에 연결되고 타단은 상기 제어부에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터의 일단 또는 개방 단자에 연결되며,
상기 제2 스위치는, 일단이 상기 컨버터 스위치 및 상기 역전류 방지 소자에 연결되고 타단은 상기 제어부에 의해 제어되는 스위칭 동작에 따라 상기 전원부 또는 상기 인덕터의 타단에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
The method of claim 4,
The first switch has one end connected to the power supply and the other end connected to one end or an open terminal of the inductor according to a switching operation controlled by the control unit,
Wherein the second switch has one end connected to the converter switch and the reverse current preventing element, and the other end connected to the power supply unit or the other end of the inductor according to a switching operation controlled by the control unit.
 제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제1 전력의 크기를 연산하고, 상기 제2 전력 전달 경로로 상기 부하에 전력을 전달하는 경우의 제2 전력의 크기를 연산하며, 상기 제1 전력의 크기 및 상기 제2 전력의 크기를 비교하고,
상기 비교 결과, 상기 제1 전력이 상기 제2 전력보다 크거나 같은 경우, 상기 제1 스위치의 타단을 상기 인덕터의 일단에 연결하고, 상기 제2 스위치의 타단을 상기 인덕터의 타단에 연결하는 상기 제1 스위칭 모드로 제어하고,
상기 비교 결과, 상기 제1 전력이 상기 제2 전력보다 작은 경우, 상기 제1 스위치의 타단을 상기 개방단자에 연결하고, 상기 제2 스위치의 타단을 상기 전원부에 연결하는 상기 제2 스위칭 모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
The method of claim 5,
The control unit,
Calculate a magnitude of first power when power is delivered to the load through the first power transfer path, and calculate a magnitude of second power when power is delivered to the load through the second power transfer path, Comparing the magnitude of the first power and the magnitude of the second power,
As a result of the comparison, when the first power is greater than or equal to the second power, the second end of the first switch is connected to one end of the inductor, and the other end of the second switch is connected to the other end of the inductor. 1 controlled by switching mode,
As a result of the comparison, when the first power is less than the second power, the second switching mode is controlled in which the other end of the first switch is connected to the open terminal and the other end of the second switch is connected to the power supply. Power system, characterized in that.
 제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스위칭부를 상기 제1 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하며,
상기 스위칭부를 상기 제2 스위칭 모드로 제어하는 경우, 상기 부스트 컨버터부를 MPPT 제어하지 않고 상기 컨버터 스위치를 오프로 동작시키는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
The method of claim 6,
The control unit,
When controlling the switching unit in the first switching mode, MPPT control of the boost converter unit,
When controlling the switching unit in the second switching mode, the boost converter unit is operated to turn off the converter switch without MPPT control.
 제1항에 있어서,
상기 전원부로부터 생성되는 전력에 의한 입력 전압을 저장하는 입력측 저장부를 더 포함하는 전력 시스템.
The method of claim 1,
The power system further comprises an input side storage unit for storing an input voltage according to the power generated from the power supply unit.
 제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터부에 의해 승압된 입력 전압을 저장하는 출력측 저장부를 더 포함하는 전력 시스템.

The method of claim 1,
The power system further comprises an output side storage unit for storing the input voltage boosted by the boost converter unit.
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