KR20230063810A - 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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강정탁
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서준석
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Abstract

본 발명은 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전력계통으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키고, 상기 교류전압에 동기화하여 전류를 생성함으로써, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우에도 곧바로 계통 연계형 연료전지시스템을 정상 동작시킬 수 있는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 복수의 연료전지모듈; AC 전압 발생기; 및 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키도록 상기 AC 전압 발생기를 활성화하고, 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 상기 복수의 연료전지모듈을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR LINE CONNECTION TYPE FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 계통에 정전 발생시 계통 연계형 연료전지시스템의 동작을 제어하는 기술에 관한 것이다.
연료전지(fuel cell)는 수소, 메탄올, 에탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
고체 산화물 연료전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)는 3세대 연료전지라고 불리며, 셀을 구성하는 기본 요소인 전해질과 전극이 모두 세라믹(니켈과 지르코니아 등)으로 구성되어 있고, 작동 온도(500~1000℃)가 높아 발전효율이 높으며, 배기 가스의 열을 이용할 수 있는 장점이 있다.
수소뿐만 아니라 일산화탄소, 메탄, 가솔린, 디젤 등 다양한 연료의 사용이 가능하며, 비 귀금속계의 전극을 이용하므로, 고체 산화물 연료전지를 이용한 발전 시스템이 기존의 발전소와 지역난방 시스템을 대체할 수 있을 것으로 전망된다.
한편, 계통 연계형 연료전지시스템은 전력회사의 계통(이하, 전력계통)으로부터 공급받는 전압과 주파수에 동기화하여 전류를 공급하는 일종의 발전기로서, 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면, 즉 상기 계통에 정전이 발생하면 더 이상 발전을 유지할 수 없는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전력계통으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키고, 상기 교류전압에 동기화하여 전류를 생성함으로써, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우에도 곧바로 계통 연계형 연료전지시스템을 정상 동작시킬 수 있는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치는, 복수의 연료전지모듈; AC 전압 발생기; 및 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키도록 상기 AC 전압 발생기를 활성화하고, 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 상기 복수의 연료전지모듈을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 AC 전압은 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 AC 전압 발생기는 에너지원; 및 상기 에너지원으로부터 출력되는 DC 전압을, 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 AC 전압으로 변환하는 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에너지원은 연료전지, 배터리, ESS(Energy Storage System) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 간 연결을 차단하고, 상기 계통으로부터 전력 공급이 재개되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 사이를 연결하는 ATS(Automatic Transfer Switch)를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법은, 제어기가 계통을 모니터링하는 단계; 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 경우, AC 전압 발생기가 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키는 단계; 및 복수의 연료전지모듈이 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 에너지원으로부터 출력되는 DC 전압을, 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 AC 전압으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태를 모니터링하는 단계; 및 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치는, 복수의 연료전지모듈; 및 상기 복수의 연료전지모듈 중에서 어느 하나의 연료전지모듈이 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키도록 제어하고, 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 나머지 연료전지모듈을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 AC 전압은 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제어기는 상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 간 연결을 차단하고, 상기 계통으로부터 전력 공급이 재개되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 사이를 연결하는 ATS(Automatic Transfer Switch)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치 및 그 방법은, 전력계통으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키고, 상기 교류전압에 동기화하여 전류를 생성함으로써, 상기 전력계통으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우에도 곧바로 계통 연계형 연료전지시스템을 정상 동작시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 계통 연계형 연료전지시스템의 일예시도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 대한 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 구비된 교류전압 발생기의 구성을 나타내는 일예시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 상태 천이도,
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 대한 구성도,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법에 대한 흐름도,
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 계통 연계형 연료전지시스템의 일예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 계통 연계형 연료전지시스템은, 복수의 연료전지모듈(100), ATS(Automatic Transfer Switch, 200), 변압기(300), 전력계통(400), 부하(500), 및 제어 장치(600)를 포함할 수 있다.
연료전지모듈(100)은 제어기(40)의 제어하에 전력을 생성하는 모듈로서, 연료전지(110)와 PCS(Power Conditioning System, 120)를 구비할 수 있다. 이때, PCS는 연료전지(110)에 의해 생성된 DC(Direct Current)를 AC(Alternating Current)로 변환하는 역할을 수행하는 것은 물론 스위칭 속도를 조절하여 AC 전압을 가변할 수도 있다.
ATS(200)는 자동 절체 스위치로서, 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단되면 상기 전력계통(400)과 연료전지모듈(100) 간의 연결을 차단하고, 상기 전력계통(400)으로부터 전력 공급이 재개되면 상기 전력계통(400)과 연료전지모듈(100) 사이를 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
변압기(300)는 전력계통(400)으로부터 공급되는 고전압(일례로, 22.9kV)을 저전압(일례로, 380V or 440V)으로 변압하거나, 상기 저전압을 상기 고전압으로 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
전력계통(400)은 지역별 전력 공급망을 지칭하는 것으로, 초대형 발전기(일례로, 수력발전기, 화력발전기, 원자력발전기 등)로부터 공급되는 전력의 공급망을 포함할 수 있다.
부하(400)는 전력을 소비하는 주체로서, 모든 전기기기를 포함할 수 있다.
제어 장치(600)는 계통 연계형 연료전지시스템의 전반적인 제어를 수행하며, 부하 모드 또는 전력계통 모드로 계통 연계형 연료전지시스템을 동작시킬 수 있다. 여기서, 부하 모드는 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 모드를 의미하고, 전력계통 모드는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 전력계통(400)에 공급하는 모드를 의미한다.
특히, 제어 장치(600)는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키도록 교류전압 발생기(30)를 활성화하고, 상기 교류전압 발생기(30)에 의해 발생된 교류전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 복수의 연료전지모듈(100)을 제어할 수 있다.
제어 장치(600)는 복수의 연료전지모듈(100)을 대상으로 개별 제어를 수행할 수도 있다.
부가로, 전력계통(400)으로부터의 전력 차단에 따른 전기적 충격이 복수의 연료전지모듈(100)로 전가되는 것을 방지하기 위해, 복수의 연료전지모듈(100)과 ATS(200) 사이의 전력 라인상에 퓨즈 또는 차단기 등이 구비될 수도 있다.
이하, 도 2를 참조하여 상기 제어장치(600)의 구성에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치(600)는, 저장부(10), 교류전압 발생기(20), 출력부(30) 및 제어기(Controller, 40)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치(600)를 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구현될 수도 있고, 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(10)는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키도록 교류전압 발생기(30)를 활성화하고, 상기 교류전압 발생기(30)에 의해 발생된 교류전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 복수의 연료전지모듈(100)을 제어하는 과정에서 요구되는 각종 로직과 알고리즘 및 프로그램을 저장할 수 있다.
저장부(10)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
교류전압 발생기(20)는 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 전압(일례로, 22.9kV)과 주파수(일례로, 60Hz)를 가지는 교류전압을 생성할 수 있다. 이때, 교류전압 발생기(20)는 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 전류를 생성하지 않기 때문에 대용량의 에너지를 필요로 하지 않고, 아울러 소형화 제작이 가능한 장점이 있다. 따라서, 교류전압 발생기(20)는 연료전지, 배터리, ESS(Energy Storage System) 등과 같은 다양한 에너지원 중에서 적어도 하나를 구비할 수 있다. 일례로, 교류전압 발생기(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 연료전지를 에너지원으로서 구비할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 구비된 교류전압 발생기의 구성을 나타내는 일예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치(600)에 구비된 교류전압 발생기(20)는, 연료전지(310) 및 DC/AC 변환기(320)를 포함할 수 있다.
여기서, DC/AC 변환기(320)는 제어기(40)의 제어하에 연료전지(310)로부터 출력되는 DC 전압을, 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 AC 전압으로 변환할 수 있다.
출력부(30)는 제어기(40)에 의해 모니터링된 결과로서 ATS(200)의 상태정보를 출력할 수 있다. 일례로, 출력부(30)는 전력계통(400)으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태 등을 출력할 수 있다.
제어기(40)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어기(40)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어기(40)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 제어기(40)는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키도록 교류전압 발생기(30)를 활성화하고, 상기 교류전압 발생기(30)에 의해 발생된 교류전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 복수의 연료전지모듈(100)을 제어할 수 있다.
제어기(40)는 ATS(200)를 통해 전력계통(400)으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태 등을 모니터링할 수 있다.
제어기(40)는 별도의 센서(미도시)를 구비하여 전력계통(400)으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태(정전) 등을 모니터링할 수도 있다. 여기서, 상기 센서는 상기 전력에 상응하는 전압을 감지하는 전압센서와 상기 전력에 상응하는 주파수를 감지하는 주파수센서를 포함할 수 있다.
한편, 제어기(40)가 ATS(200)와 연계하여 폐루프 전력망을 구성하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단되면, ATS(200)는 상기 전력계통(400)과 연료전지모듈(100) 간의 전기적 연결을 차단한다.
그러면, ATS(200)의 동작을 모니터링 중인 제어기(40)는 전력계통(400)으로부터의 전력 차단을 감지하고, 폐루프 전력망을 구성할 수 있다. 즉, 제어부(40)는 폐루프 전력망을 구성하기 위해, 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)과 동일한 교류전압을 발생시키도록 교류전압 발생기(30)를 활성화하고, 상기 교류전압 발생기(30)에 의해 발생된 교류전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 복수의 연료전지모듈(100)을 제어한다.
그러면, 연료전지 모듈(100)은 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단되어도, 자체적으로 전력을 생산하여 부하(500)에 공급할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 상태 천이도이다.
도 4에서, '401'은 부하(500)에 공급되는 전력을 나타내고, '402'는 교류전압 생성기(30)의 동작상태를 나타낸다. 이때, 부하(500)에 공급되는 전력(401)은 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 자가 발전한 전력의 합을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 도중 전력계통(400)에 정전이 발생한 경우(410), 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단되고 이로 인해 자가 발전이 정지되어 부하(500)에 공급되는 전력(401)이 완전히 차단된다.
이후, 제어기(40)에 의해 교류전압 발생기(30)가 활성화되면(420), 자가 발전이 가능해져 자가 발전한 전력이 부하(500)에 공급된다. 이때, 정전상태이기 때문에 부하(500)에 공급되는 전력은 정전 이전 상태에 비해 낮다.
이후, 전력계통(400)에 발생한 정전이 해소되면(430), 제어기(40)는 교류전압 발생기(30)를 비활성화하여 잠시 자가 발전을 중단한다.
이후, 계통 연계형 연료전지시스템은 정상상태로 진입하여 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급한다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치(600)는 교류전압 발생기(20)를 구비하지 않는다.
따라서, 제어기(40)는 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력과 연계하여 자가 발전한 전력을 부하(500)에 공급하는 상황에서, 상기 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단(정전)된 경우, 복수의 연료전지모듈(100) 중에서 어느 하나의 연료전지모듈이 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 교류전압(전압 및 주파수)을 발생시키도록 제어하고, 아울러 상기 교류전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 나머지 연료전지모듈(100)을 제어할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 제어기(40)가 전력계통(400)을 모니터링한다(601).
이후, 상기 전력계통(400)으로부터 공급되는 전력이 차단된 경우, AC 전압 발생기(20)가 상기 제어기(40)의 제어하에 상기 전력계통(400)으로부터 공급된 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시킨다(602).
이후, 상기 제어기의 제어하에 복수의 연료전지모듈(100)이 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성한다(603).
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법은 컴퓨팅 시스템을 통해서도 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory, 1310) 및 RAM(Random Access Memory, 1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive), 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 저장부
20: 교류전압 생성기
30: 출력부
40: 제어기

Claims (16)

  1. 복수의 연료전지모듈;
    AC 전압 발생기; 및
    계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키도록 상기 AC 전압 발생기를 활성화하고, 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 상기 복수의 연료전지모듈을 제어하는 제어기
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 AC 전압은,
    상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 AC 전압 발생기는,
    에너지원; 및
    상기 에너지원으로부터 출력되는 DC 전압을, 상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 AC 전압으로 변환하는 DC/AC 변환기
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에너지원은,
    연료전지, 배터리, ESS(Energy Storage System) 중 어느 하나를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 간 연결을 차단하고, 상기 계통으로부터 전력 공급이 재개되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 사이를 연결하는 ATS(Automatic Transfer Switch)
    를 더 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  7. 제어기가 계통을 모니터링하는 단계;
    상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 경우, AC 전압 발생기가 상기 계통으로부터 공급된 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키는 단계; 및
    복수의 연료전지모듈이 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하는 단계
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 AC 전압은,
    상기 계통으로부터 공급된 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 AC 전압을 발생시키는 단계는,
    에너지원으로부터 출력되는 DC 전압을, 상기 계통으로부터 공급된 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 AC 전압으로 변환하는 단계
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에너지원은,
    연료전지, 배터리, ESS(Energy Storage System) 중 어느 하나를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 계통을 모니터링하는 단계는,
    상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태를 모니터링하는 단계; 및
    상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 AC 전압을 발생시키는 단계는,
    상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면, ATS(Automatic Transfer Switch)가 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 간 연결을 차단하는 단계
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 방법.
  13. 복수의 연료전지모듈; 및
    상기 복수의 연료전지모듈 중에서 어느 하나의 연료전지모듈이 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 AC 전압을 발생시키도록 제어하고, 상기 AC 전압에 동기화하여 전류를 생성하도록 나머지 연료전지모듈을 제어하는 제어기
    를 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 AC 전압은,
    상기 계통으로부터 공급되는 전력에 상응하는 전압과 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 계통으로부터 전력이 공급되는 상태 또는 상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단된 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 계통으로부터 공급되는 전력이 차단되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 간 연결을 차단하고, 상기 계통으로부터 전력 공급이 재개되면 상기 계통과 상기 복수의 연료전지모듈 사이를 연결하는 ATS(Automatic Transfer Switch)
    를 더 포함하는 계통 연계형 연료전지시스템의 제어 장치.
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