KR20220119887A - 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어를 통해 부하에 일정 전압 및 일정 주파수의 주 전원을 공급하는 메인 에너지 저장 장치와, 상기 메인 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력의 상한치 및 하한치를 제어하는 서브 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 서브 에너지 저장 장치는, 상기 부하에 보조 전원을 공급하는 인버터와, 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력 및 무효 전력을 제어하는 전력 제어부와, 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 불평형 전류에 대응하는 보상 전류를 공급하는 전류 제어부를 포함하는 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템에 관한 것이다.
세계적으로 온실 가스 감축을 목표로 기존 전력 계통에서 신재생 에너지원 구축량을 증가시키며 에너지 전환 시대를 만들어 나가고 있다.
특히, 소규모 전력망으로 이루어진 섬과 같은 도서 지역에는 신재생 에너지 자립율(Renewwable Energy; RE) 100%를 달성하기 위해 기존 회전 기기반(동기 발전기)의 전력 계통 운영 방식이 아닌 에너지 저장 장치 장치(Battery Energy Storage System; BESS)의 전력 변환 장치(Power Conversion System; PCS)가 계통에 기준이 되는 전압과 주파수를 CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어를 통해 제공하고 있다.
이때, 일부 전력 계통 운영이 열악한 환경을 가진 소규모 전력망에는 전력 부하가 불균등하게 이루어져 있으며, 이로 인해 전력 부하 용량에 따라 알맞게 설계된 PCS에 불평형 전류가 유입되어 인버터의 스위칭 소자의 보호 동작이 발생할 수 있다.
스위칭 소자의 동작이 중단되면 BESS를 기준으로 하여 운영되는 계통에는 정전 사태가 가능성이 잇다.
만일 BESS의 PCS 스위칭 소자의 용량이 전력 부하량에 비하여 현저히 높다면 불평형 전류가 발생한 상의 스위칭 소자가 보호 동작을 하지 않아 제어를 유지할 수 있지만, 마이크로그리드 구축 전 분산 전원의 용량은 시 평균 전력 부하에 알맞게 산정되기 때문에 불평형 부하는 고려되지 않을 뿐더러, 만일 과도한 용량의 인버터를 설치하게 될 경우 비경제적이며, 용량에 맞게 계통 운영을 하지 못할 경우 전력 품질에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
따라서, BESS의 불평형 전류를 제어하여 안정적으로 마이크로그리드 시스템을 운영할 수 있는 방안이 필요하다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 감소시킬 수 있는 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어를 통해 부하에 일정 전압 및 일정 주파수의 주 전원을 공급하는 메인 에너지 저장 장치와, 상기 메인 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력의 상한치 및 하한치를 제어하는 서브 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 서브 에너지 저장 장치는, 상기 부하에 보조 전원을 공급하는 인버터와, 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력 및 무효 전력을 제어하는 전력 제어부와, 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 불평형 전류에 대응하는 보상 전류를 공급하는 전류 제어부를 포함하는 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템을 제공한다.
여기서, 전류 제어부는, 상기 메인 에너지 저장 장치의 3상 전류를 입력 받아 역상분 전류를 산출하고, 상기 메인 에너지 저장 장치의 역상분 전류 지령을 입력 받아 상기 역상분 전류 및 역상분 전류 지령을 이용하여 보상 전류 지령을 생성한다.
또한, 상기 전류 제어부는, 상기 역상분 전류 지령을 0으로 제어하는 보상 전류 지령을 산출한다.
또한, 상기 전류 제어부는, 상기 역상분 전류 및 보상 전류 지령을 이용하여 역상분 전압 지령을 생성하고, 상기 역상분 전압 지령을 상기 인버터로 출력한다.
또한, 상기 전류 제어부는, 상기 역상분 전류 지령 및 상기 역상분 전류의 오차 값을 비례 적분 제어하여 상기 역상분 전압 지령을 생성한다.
또한, 상기 전력 제어부는, 상기 메인 에너지 저장 장치의 유효 및 무효 전력 지령과 정상분 전압을 입력 받아 정상분 전류 지령을 생성한다.
또한, 상기 전력 제어부는, 상기 메인 에너지 저장 장치의 3상 전류를 입력 받아 정상분 전류를 산출하고, 상기 정상분 전류 및 정상분 전류 지령을 이용하여 정상분 전압 지령을 생성하고, 상기 정상분 전압 지령을 인버터로 출력한다.
또한, 상기 전력 제어부는, 상기 정상분 전류 지령 및 상기 정상분 전류의 오차 값을 비례 적분 제어하여 상기 정상분 전압 지령을 생성한다.
본 발명에 따르면, 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 역상분 전류에 대응하는 보상 전류를 서브 에너지 저장 장치가 공급함으로써 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 CVCF 제어 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 유효 및 무효 전력 제어 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 불평형 전류 제어 블록 다이어그램이다.
도 7은 종래의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이다.
도 8은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이다.
도 9은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이다.
도 12는 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 CVCF 제어 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 유효 및 무효 전력 제어 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 불평형 전류 제어 블록 다이어그램이다.
도 7은 종래의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이다.
도 8은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이다.
도 9은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이다.
도 12는 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
최근 지구 온난화 및 환경 문제에 대한 심각성이 부각됨에 따라 전 세계적으로 ‘친환경’이란 키워드가 다양한 분야에서 핵심 트렌드로서 큰 관심을 갖게 되었으며, 많은 선진국들이 친환경을 위한 다양한 환경규제 정책들을 펼치고 있다. 특히 대표적으로 신재생 에너지 기반의 친환경 에너지원에 대한 관심이 급증하는 세계적인 추세의 흐름에 맞춰 전력 전자 분야에서도 태양광 발전, 풍력 발전 등과 같은 신재생 에너지를 이용하기 위한 기술과 함께 배터리, 플라이휠 등의 에너지 저장장치의 개발 또한 점진적으로 발전해 가고 있다.
이와 같은 기술 개발은 기존 전력 계통 시스템이 갖는 단점들을 보완하는 기술들로서 활용되고 있으며, 분산 전원 연계가 가능한 마이크로그리드가 대표적인 예이다. 마이크로그리드는 소규모 분산전원을 의미하는 것으로 크게 독립형 마이크로그리드와 계통 연계형 마이크로그리드로 구분된다.
일반적으로 기존에 설치된 발전소로부터 멀리 떨어진 지역의 경우, 전력을 공급받기 위해서는 장거리 전송선로가 설치되어야 하며 이는 전력 손실 및 설치 비용에 따른 경제적 부담감을 증대시키는 단점을 갖는다. 또한, 도서 지역의 경우에는 일반적으로 디젤 발전기를 이용하여 자체적인 전력 생산을 통해 수용가에서 요구하는 전력을 공급하지만, 초기 설치 및 유지보수 비용이 크고 발전 효율이 낮은 디젤 발전기는 전력을 생산함에 있어 효율적이지 못한 특성을 갖는다.
따라서, 도서 지역 등과 같이 기존 전력망으로부터 분리되어 수용가에 전력을 공급해야 하는 경우에는 독립형 마이크로그리드가 대안으로 주목 받고 있다.
독립형 마이크로그리드는 에너지 저장 장치 장치(Battery Energy Storage System; BESS)을 기반으로 다양한 신재생 에너지원들과의 연계를 통해 소규모 전력망을 구성할 수 있으며 독립형 마이크로그리드를 운영하기 위해서는 배터리 뱅크의 충전량(State Of Charge; SOC) 상태 및 구성 요소들의 동작 조건 등에 따른 운전 모드가 필요하다. 또한, 독립형 마이크로그리드는 안정성과 신뢰성을 보장하고 높은 효율성을 추구하여 운영하는 것이 필수적이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드는 주 전원을 공급하는 메인 에너지 저장 장치(Main BESS)(100)와 보조 전원을 부하에 공급하는 적어도 하나의 서브 에너지 저장 장치(Sub BESS)(200, 300)로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 독립형 마이크로그리드는 기본적으로 Main BESS(100)의 전력 변환 장치(Power Conversion System; PCS)(100a)가 CVCF(Constant Voltage Constant Frequency)제어를 통해 선로 전압을 유지하는 주 전원으로서 동작할 수 있으며, 다른 분산 전원들과의 병렬 운전이 가능하다. 또한, Main BESS(100)의 SOC가 부족한 경우에는 Sub BESS(200, 300)의 PCS(200a, 300a)가 유효 및 무효 전력 제어를 수행하여 마이크로그리드 내에서 보조 전원 역할로서 운영할 수 있는 특성을 갖는다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치(100)의 전력 변환 장치(100a)는, 인버터(20), 필터(30) 및 좌표 변환부(41, 42, 43)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 서브 에너지 저장 장치(200, 300)의 전력 변환 장치(200a, 300a)도 메인 에너지 저장 장치(100)와 동일한 구성 요소로 구성될 수 있으며, 이하 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호로 하여 설명 하겠다.
필터(30)는 위해 리액터와 커패시터로 이루어져 계통(10)으로부터 입력 받은 전원에서 전류 및 전압 고조파를 필터링하여 인버터(20)로 출력한다.
인버터(20)는 복수의 반도체 스위치(예컨대, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))를 포함한다. 여기서, 복수의 반도체 스위치는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어된다.
제1 좌표 변환부(41)는 계통(10)의 3상 전류(iaL, ibL, icL)를 d-q축 전류(iLde, iLqe)로 좌표 변환하고, 제2 좌표 변환부(42)는 인버터(20)의 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)를 d-q축 전압(Vde, Vqe)으로 좌표 변환하고, 제3 좌표 변환부(43)는 인버터(20)의 3상 전류(ias, ibs, ics)를 d-q축 전류(ide, iqe)로 좌표 변환한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 CVCF 제어 블록 다이어그램이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메인 에너지 저장 장치(100)의 전력 변환 장치(100a)는 인버터(20)의 d-q축 전압(Vde, Vqe)과 d-q축 전압 지령(Vde *, Vqe *)을 입력 받아 이를 이용하여 계통(10)의 d-q축 전류 지령(iLde *, iLqe *)을 생성한다. 구체적으로, d축 전압(Vde)과 d축 전압 지령(Vde *)의 오차 값을 비례 적분(Proportional Integral; PI) 제어하고 제어 결과 값과 d축 전류(ide)을 이용하여 d축 전류 지령(iLde *)을 생성하고, q축 전압(Vqe)과 q축 전압 지령(Vqe *)의 오차 값을 비례 적분(Proportional Integral; PI) 제어하고 제어 결과 값과 q축 전류(idqe)을 이용하여 q축 전류 지령(iLde *)을 생성한다.
그리고, d-q축 전류(iLde, iLqe) 및 d-q축 전류 지령(iLde *, iLqe *)을 이용하여 d-q축 전압 지령(Vde *, Vqe *)을 생성한다. 구체적으로, d축 전류(iLde)과 d축 전압 지령(iLde *)의 오차 값을 비례 적분(Proportional Integral; PI) 제어하고 제어 결과 값과 d축 전압(Vde)을 이용하여 d축 전압 지령(Vde *)을 생성하고, q축 전류(iLqe)과 q축 전압 지령(iLqe *)의 오차 값을 비례 적분(Proportional Integral; PI) 제어하고 제어 결과 값과 q축 전압(Vqe)을 이용하여 q축 전압 지령(Vqe *)을 생성한다. 여기서, d축 전압 지령(iLde *) 및 q축 전압 지령(Vqe *)은 인버터(20)에 제공된다.
이와 같이, 메인 에너지 저장 장치(100)는, CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어를 통해 부하에 일정 전압 및 일정 주파수의 주 전원을 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4를 참조하면, 메인 에너지 저장 장치(100)의 전력 변환 장치(100a)는 전술한 CVCF 제어를 수행하는 CVCF 제어부(110)를 포함할 수 있고, 서브 에너지 저장 장치(200, 300)의 전력 변환 장치(200a, 300a)는, 부하(Load)에 보조 전원을 공급하는 인버터(20), 메인 에너지 저장 장치(100)가 공급하는 유효 전력 및 무효 전력을 제어하는 전력 제어부(220)와, 메인 에너지 저장 장치(100)가 공급하는 불평형 전류에 대응하는 보상 전류를 공급하는 전류 제어부(230)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 유효 및 무효 전력 제어 블록 다이어그램이다.
아래의 수학식 1을 참조하면, 전력 제어부(220)는 메인 에너지 저장 장치(100)의 유효 및 무효 전력 지령(P*, Q*)과 정상분 전압(Ede p, Eqe p)을 입력 받아 정상분 전류 지령(id p *, iq p *)을 생성한다.
여기서, z는 서브 에너지 저장 장치(200, 300)의 병렬 대수이다.
도 5를 참조하면, 전력 제어부(220)는 메인 에너지 저장 장치(100)의 3상 전류(ias, ibs, ics)를 입력 받아 정상분 전류(ip d, ip q)를 산출하고, 정상분 전류(ip d, ip q) 및 정상분 전류 지령(ip* d, ip* q)을 이용하여 정상분 전압 지령(Vp * de, Vp * qe)을 생성하고, 정상분 전압 지령(Vp * de, Vp * qe)을 인버터(20)로 출력한다.
구체적으로, 전력 제어부(220)는 정상분 전류 지령(ip* d, ip* q) 및 정상분 전류(ip d, ip q)의 오차 값을 비례 적분 제어하여 정상분 전압 지령(Vp * de, Vp * qe)을 생성하여 인버터(20)로 출력한다.
이에 따라, 서브 에너지 저장 장치(200, 300)의 전력 변환 장치(200a, 300a)는 메인 에너지 저장 장치(100)가 공급하는 주 전원의 역률 및 전력 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 불평형 부하로 구성된 계통인 경우 역상분 전류가 크게 나타난다. 이에 본 발명은 메인 에너지 저장 장치(100)가 공급하는 역상분 전류에 대응하는 보상 전류를 서브 에너지 저장 장치(200, 300)가 공급함으로써 메인 에너지 저장 장치(100)의 전류 불평형률을 감소시킬 수 있다.
아래의 수학식 2 및 3을 참조하면, 전류 제어부(230)는, 메인 에너지 저장 장치(100)의 3상 전류(ias, ibs, ics)를 입력 받아 역상분 전류(idn, iqn)를 산출한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 에너지 저장 장치의 전력 변환 장치의 불평형 전류 제어 블록 다이어그램이다.
도 6 및 아래의 수학식 4를 참조하면, 전류 제어부(230)는 메인 에너지 저장 장치(100)의 역상분 전류 지령(in* d_main, in* q_main)을 입력 받아 역상분 전류(in d _main, in q_main) 및 역상분 전류 지령(in* d_main, in* q_main)을 이용하여 보상 전류 지령(in* d, in* q)을 생성한다.
이때, 전류 제어부(230)는 아래의 수학식 4에 의해 역상분 전류 지령(in* d, in* q)을 0으로 제어하는 보상 전류 지령(in* d, in* q)을 산출한다.
여기서, z는 병렬 인버터 대수를 의미한다.
전류 제어부(230)는 역상분 전류(in d, in q) 및 보상 전류 지령(in* d, in* q)을 이용하여 역상분 전압 지령(Vn * de, Vn * qe)을 생성하고, 역상분 전압 지령(Vn * de, Vn * qe)을 인버터(20)으로 출력한다.
구체적으로, 전류 제어부(230)는 역상분 전류 지령(in* d, in* q) 및 역상분 전류(in d, in q)의 오차 값을 비례 적분 제어하여 역상분 전압 지령(Vn * de, Vn * qe)을 생성한다.
도 7은 종래의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이고, 도 8은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이고, 도 9은 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 불평형 부하의 3상 부하 전류(a)로 인해 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b)에 불평형이 나타남을 확인할 수 있으며, 역상분 전류도 비교적 크게 나타남을 확인할 수 있다. 이에 따라, 도 9와 같이, 전류 불평형률(약 65%)이 비교적 크게 나타남을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 불평형 부하의 3상 부하 전류(a), 메인 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(b) 및 서브 에너지 저장 장치의 3상 순시 전류(c), (d)를 도시한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 메인 에너지 저장 장치의 정상분 3상 전류(상단) 및 역상분 3상 전류(하단)를 도시한 그래프이고, 도 12는 종래의 메인 에너지 저장 장치의 전류 불평형률을 도시한 그래프이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 부하의 3상 부하 전류(a)에 불평형이 발생하더라도 서브 메인 에너지 장치(100)가 불평형 전류에 대응하는 보상 전류를 공급함으로써 메인 에너지 저장 장치(100)의 3상 순시 전류(b)에 불평형이 해소됨을 확인할 수 있으며, 역상분 전류도 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 도 12와 같이, 전류 불평형률(약 3%)이 크게 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템은, 메인 에너지 저장 장치(100)가 공급하는 역상분 전류에 대응하는 보상 전류를 서브 에너지 저장 장치(200, 300)가 공급함으로써 메인 에너지 저장 장치(100)의 전류 불평형률을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 메인 에너지 저장 장치
110: CVCF 제어부
220: 전력 제어부
230: 전류 제어부
110: CVCF 제어부
220: 전력 제어부
230: 전류 제어부
Claims (8)
- CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) 제어를 통해 부하에 일정 전압 및 일정 주파수의 주 전원을 공급하는 메인 에너지 저장 장치; 및
상기 메인 에너지 저장 장치의 충전량 및 상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력의 상한치 및 하한치를 제어하는 서브 에너지 저장 장치를 포함하고,
상기 서브 에너지 저장 장치는
상기 부하에 보조 전원을 공급하는 인버터;
상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 유효 전력 및 무효 전력을 제어하는 전력 제어부; 및
상기 메인 에너지 저장 장치가 공급하는 불평형 전류에 대응하는 보상 전류를 공급하는 전류 제어부를 포함하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어부는
상기 메인 에너지 저장 장치의 3상 전류를 입력 받아 역상분 전류를 산출하고, 상기 메인 에너지 저장 장치의 역상분 전류 지령을 입력 받아 상기 역상분 전류 및 역상분 전류 지령을 이용하여 보상 전류 지령을 생성하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어부는
상기 역상분 전류 지령을 0으로 제어하는 보상 전류 지령을 산출하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 전류 제어부는
상기 역상분 전류 및 보상 전류 지령을 이용하여 역상분 전압 지령을 생성하고, 상기 역상분 전압 지령을 상기 인버터로 출력하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 전류 제어부는
상기 역상분 전류 지령 및 상기 역상분 전류의 오차 값을 비례 적분 제어하여 상기 역상분 전압 지령을 생성하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전력 제어부는
상기 메인 에너지 저장 장치의 유효 및 무효 전력 지령과 정상분 전압을 입력 받아 정상분 전류 지령을 생성하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 전력 제어부는
상기 메인 에너지 저장 장치의 3상 전류를 입력 받아 정상분 전류를 산출하고, 상기 정상분 전류 및 정상분 전류 지령을 이용하여 정상분 전압 지령을 생성하고, 상기 정상분 전압 지령을 인버터로 출력하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 전력 제어부는
상기 정상분 전류 지령 및 상기 정상분 전류의 오차 값을 비례 적분 제어하여 상기 정상분 전압 지령을 생성하는
마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210023309A KR102513884B1 (ko) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210023309A KR102513884B1 (ko) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템 |
Publications (2)
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KR20220119887A true KR20220119887A (ko) | 2022-08-30 |
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KR1020210023309A KR102513884B1 (ko) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 마이크로그리드의 불평형 전류 저감 시스템 |
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Citations (3)
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KR20120088064A (ko) * | 2010-11-19 | 2012-08-08 | 주식회사 포스코아이씨티 | 배터리 에너지 저장 시스템 |
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-
2021
- 2021-02-22 KR KR1020210023309A patent/KR102513884B1/ko active IP Right Grant
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Non-Patent Citations (1)
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역상분 전류 주입을 적용한 3상 인버터 기반 BESS의 단독 운전 검출 방법 (2015.12.31.) * |
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