KR20230123573A - 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지의 발전 중 고장 발생 시 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 전력 변환부가, 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하고, 제어부가, 연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지하고, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다. 본 발명을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 제거하여, 연료전지의 성능 및 수명이 감소하는 것을 방지하는 효과를 제공할 수 있다.

Description

발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONVERTING POWER OF FUEL CELL FOR POWER GENERATION AND METHOD THEREOF}
발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지의 발전 중 고장 발생 시 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 수소 등을 사용하여, 전력을 생성하며, 일반적으로, 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택을 포함한다. 연료전지 스택이 정지하는 과정에서 개방 회로 전압(OCV, Open Circuit Voltage)이 존재하는 경우, 연료전지의 성능 및 수명이 감소될 수 있다. 종래의 연료전지 개방 회로 전압 제거 방식은 저항으로 전압을 감압하는 방식이 존재한다. 하지만, 저항을 이용한 방식을 이용하게 되면, 수동 소자가 사용되어, 저항의 용량이 크고 발열이 발생하며, 스택의 성능 감소에 따라 감압 정도를 조절하기 힘들었다. 또한, 스위칭을 통해 저항으로 유입되는 전압을 조절하게 되는 경우 스택, DC/DC 컨버터 또는 DC/AC 인버터에 리플 전류가 유입되어 전압 품질이 감소되는 문제점이 존재했다.
또한, 연료전지 차량에서는 고전압 배터리의 충전 기능을 활용하여, 개방 회로 전압을 제거하는 것이 가능했지만, 고전압 배터리를 활용하는 경우, 별도의 배터리 및 충방전 장치가 필요하고, 그 제어 과정이 복잡해질 수 있다. 게다가, 발전용 연료전지에는 스택과 부하(계통)가 일대일로 연결되어 있어, 개방 회로 전압의 제어가 불가능하였다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하며, 연료전지의 개방 회로 전압을 제어하기 위한 기술의 개발이 필요하다.
본 발명의 실시 예는, 연료전지의 발전 중 고장 시 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시 예는, 발전용 연료전지에 스택과 부하(계통)가 일대일로 연결되어 있어, 개방 전압의 제어가 불가능한 문제점을 해결하기 위한 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 별도의 배터리 없이 연료전지 스택의 개방 회로 전압을 제어하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 고장으로 인해 연료전지의 발전이 비상 정지하는 경우에도 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 연료전지의 성능 및 수명이 감소하는 것을 방지하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환부, 및 상기 연료전지의 구동 중 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 발생한 고장을 감지하고, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감소시키는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 더미 저항은 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하고, 상기 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 상기 더미 저항에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 상기 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 제 1 초충전 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부의 출력단과 상기 계통 또는 상기 부하 사이에 직렬로 연결되어, 상기 계통 또는 상기 부하로의 돌입 전류를 차단하는 제 2 초충전 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부는, 상기 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부의 출력단에 연결되어, 상기 전력 변환부에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 스위칭 소자는 전자 접촉기(MC, Magnetic contactor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 전력 변환부가, 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 단계, 제어부가, 상기 연료전지의 구동 중 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 발생한 고장을 감지하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계는, 상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결된 상기 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계는, 상기 제어부가, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 상기 더미 저항에 흐르는 전류를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제 1 초충전 회로가, 상기 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부의 출력단과 상기 계통 또는 상기 부하 사이에 직렬로 연결되는 제 2 초충전 회로가, 상기 계통 또는 상기 부하로의 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부가, 상기 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 공급하는 단계는, 상기 전력 변환부가, DC/AC 인버터를 통해 상기 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 변환부의 출력단에 연결되는 필터부가, 상기 전력 변환부에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 전자 접촉기를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 연료전지의 발전 중 고장 시 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 발전용 연료전지에 스택과 부하(계통)가 일대일로 연결되어 있어, 개방 전압의 제어가 불가능한 문제점을 해결하기 위한 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 별도의 배터리 없이 연료전지 스택의 개방 회로 전압을 제어하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 고장으로 인해 연료전지의 발전이 비상 정지하는 경우에도 연료전지의 개방 전압을 제거하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 연료전지의 성능 및 수명이 감소하는 것을 방지하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5a는 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작에 따른 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작에 따른 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 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.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치(100)는 연료전지 시스템의 출력단에 연결되어 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 발전용 연료전지 전력 변환 장치(100)는 전력 변환부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.
전력 변환부(110)는 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급할 수 있다.
일 예로, 전력 변환부(110)는 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다.
연료전지로부터 생성되는 직류 전력이 생성되므로, 생성된 직류 전력을 계통 또는 부하에 송전하기 위해, 교류 전력으로 변환할 필요가 있다.
일 예로, 전력 변환부(110)의 입력단은 연료전지와 연결되고, 전력 변환부(110)의 출력단은 계통 또는 부하와 연결될 수 있다.
전력 변환부(110)의 입력단 및 출력단에 제어부(120)에 의해 제어되는 스위칭 소자가 연결될 수 있다. 이에 따라, 전력 변환부(110)와 연료전지 사이의 연결 및 전력 변환부(110)와 계통 또는 부하와의 연결이 제어부(120)에 의해 선택적으로 제어될 수 있다.
일 예로, 전력 변환부(110)의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자 또는 후술될 제 1 초충전 회로의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자는 전자 접촉기(MC, Magnetic contactor)를 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 전력 변환부(110)의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자 또는 후술될 제 1 초충전 회로의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자는 회로 차단기(Circuit breaker) 또는 다른 종류의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치(100)는 연료전지의 출력단과 전력 변환부(110)의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 제 1 초충전 회로를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 제 1 초충전 회로는 하나 이상의 저항 소자 및 축전 소자를 포함할 수 있다.
일 예로, 제 1 초충전 회로는 회로의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 제 1 초충전 회로의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자는 제어부(120)를 통해 제어될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치(100)는 전력 변환부(110)의 출력단과 계통 또는 부하 사이에 직렬로 연결되어, 계통 또는 부하로의 돌입 전류를 차단하는 제 2 초충전 회로를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 제 2 초충전 회로는 하나 이상의 저항 소자 및 축전 소자를 포함할 수 있다.
일 예로, 제 2 초충전 회로는 전력 변환부(110)의 출력단과 계통 또는 부하 사이에 직렬로 연결되므로, 전력 변환부(110)의 출력단에 연결된 스위칭 소자가 온 되면 자동으로 작동되어 계통 또는 부하로의 돌입 전류를 차단할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치(100)는 전력 변환부의 출력단에 연결되어, 전력 변환부(110)에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 필터부는 노이즈를 제거하거나 또는 감소시키는 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터 등을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 후술되는 데이터 처리 및/또는 계산을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 데이터 처리 및/또는 계산을 수행하는 과정에서 필요한 데이터 또는 알고리즘이 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.
제어부(120)는 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어부(120)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(120)는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(120)에 포함될 수 있는 메모리는 플래시 메모리 타입(Flash memory type), 하드디스크 타입(Hard disk type), 마이크로 타입(Micro type), 또는 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), 또는 광디스크(Optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(Storage medium)를 포함할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 전력 변환부(110), 제 1 초충전 회로, 제 2 초충전 회로, 필터부 등과 연결되어, 각 구성을 제어하는 신호를 출력 및 전달할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 전력 변환부(110)의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자 및 제 1 초충전 회로의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
제어부(120)는 연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하의 고장 또는 이상을 진단하는 고장 진단부를 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부(120)는 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 연결되어, 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하의 고장 또는 이상을 진단하는 다른 구성으로부터 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 발생한 고장 또는 이상에 대한 정보를 수신하여, 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 발생한 고장 또는 이상을 감지할 수 있다.
제어부(120)는 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 더미 저항은 연료전지의 출력단과 전력 변환부(110)의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
연료전지의 발전 중 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 즉시 계통에 전류의 연계가 차단되고 연료전지의 발전이 정지되어야 할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지할 수 있다.
계통에 전류의 연계가 차단되고 연료전지의 발전이 정지되어도, 즉시 연료전지의 출력이 0이 되는 것이 아니므로, 연료전지의 고장이 발생한 경우, 계통에 전류의 연계가 차단되면, 연료전지의 개방 회로 전압이 존재할 수 있다.
연료전지의 발전이 정지된 후, 연료전지의 정지 로직이 완료되기 전에 연료전지로부터 출력된 전류가 더미 저항에 연결되면, 더미 저항을 통한 전압 강하로 인해, 연료전지의 개방 회로 전압이 감소할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지의 정지 로직이 완료되었는지 여부를 판단하고, 연료전지의 정지 로직이 완료된 경우, 더미 저항에 전류의 연계를 종료할 수 있다.
연료전지의 정지 로직이 완료된 경우, 연료전지의 출력이 0이 되거나 또는 그에 준하는 정도로 작아지므로, 더미 저항에 전류의 연계가 종료되어도, 연료전지의 개방 회로 전압이 존재하지 않을 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지 시스템과 연결되어, 연료전지 시스템으로부터 연료전지의 정지 로직이 완료되었는지 여부에 대한 정보를 수신하여, 연료전지의 정지 로직이 완료되었는지 확인할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부(120)가 연료전지의 정지 로직을 직접 수행하고, 연료전지의 정지 로직이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지와 더미 저항에 연결된 스위칭 소자를 온 상태로 제어하여, 더미 저항에 전류를 연계할 수 있다.
전력 변환부(110)의 연료전지와 더미 저항에 연결된 스위칭 소자가 온 상태로 제어되면, 연료전지로부터 출력된 전류가 더미 저항에 연결될 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하고, 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 더미 저항에 연계되는 전류를 증가시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지의 출력단의 전압을 측정하여, 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부(120)는 연료전지 시스템 내부에 탑재되어 연료전지의 개방 회로 전압을 측정하는 구성으로부터, 연료전지의 개방 회로 전압에 대한 정보를 수신하여, 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링할 수 있다.
더미 저항에 연계되는 전류가 증가되면, 더미 저항을 통한 전압 강하가 증가하여, 연료전지의 개방 회로 전압이 더 크게 감소할 수 있다.
일 예로, 기준 전압은 연료전지의 개방 회로 전압이 존재하지 않는다고 판단될 정도로 작은 값으로 미리 정해져 있을 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지로부터 더미 저항에 전류가 연계되기 시작한 후, 연계되는 전류가 증가하여 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되는 경우, 개방 회로 전압의 제거가 완료된 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 연료전지, 전력 변환부(110), 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
제 1 초충전 회로를 작동되는 경우, 제 1 초충전 회로에 포함되는 저항 소자 또는 축전 소자에 의한 전압 강하가 발생하여, 연료전지의 개방 회로 전압이 감소할 수 있다.
일 예로, 제어부(120)는 제 1 초충전 회로에 연결된 스위칭 소자를 온 하여, 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 연료전지(201)의 출력단에 제 1 초충전 회로(202)가 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
제 1 초충전 회로(202)는 연료전지(201)를 통해 출력된 DC 전력이 전력 변환부(205)에 전달되는 과정에서 돌입 전류를 차단할 수 있다.
더미 저항(203)은 연료전지(201)의 출력단과 전력 변환부(206)의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
전력 변환부(206)의 입력단과 연료전지(201) 사이에 연결되는 DC 입력 차단기(204)는 전력 변환부(206)의 입력을 연결 또는 차단할 수 있다.
일 예로, DC 입력 차단기(204)는 전자 접촉기를 포함할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 일 예로, 연료전지(201)와 전력 변환부(206) 사이에 DC/DC 컨버터가 연결되어, DC/DC 컨버터가 연료전지 출력을 변환할 수 있다.
DC 링크 전압은 전력 변환부(206)의 입력단과 DC 입력 차단기(204)가 이어지는 부분(205)의 전압을 의미할 수 있다.
전력 변환부(206)는 연료전지(201) 측의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여, 계통(210)에 제공할 수 있다.
전력 변환부(206)의 출력단에 연결된 필터부(207)는 출력단에서 출력된 전력의 노이즈를 제거할 수 있다.
전력 변환부(206)의 출력단에 연결되는 AC 계통 차단기(208)는 변환된 AC 전력을 계통(210)으로 연결 또는 차단할 수 있다.
일 예로, AC 계통 차단기(208)는 전자 접촉기를 포함할 수 있다.
전력 변환부(206)의 출력단에 제 2 초충전 회로(209)가 직렬로 연결되어 있을 수 있다.
제 2 초충전 회로(209)는 저항 소자 및 축전 소자를 포함하고, 전력 변환부(206)를 통해 출력된 AC 전력이 계통(210)에 전달되는 과정에서 돌입 전류를 차단할 수 있다.
도 3은 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통 상태를 점검할 수 있다(S301).
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 없는지 확인할 수 있다(S302).
일 예로, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지로부터 출력된 전력이 변환되어 공급되는 대상이 되는 계통 또는 부하에 고장 또는 이상이 없는지 여부를 진단할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 있는 경우, 다시 S301로 돌아가 계통 상태를 점검할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 없는 경우, 연료전지의 발전을 수행할 수 있다(S303).
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생한 것을 감지할 수 있다(S304).
일 예로, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생하면, 연료전지의 발전을 정지시킬 수 있다(S305).
일 예로, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지 시스템과 연결되어, 연료전지의 발전을 종료하는 신호를 송신함으로써, 연료전지의 발전을 종료할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생하면, 계통에 전류 연계를 차단할 수 있다(S306).
일 예로, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생하면, 전력 변환의 종료와 함께 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결되는 스위칭 소자를 오프하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지할 수 있다.
S305 및 S306의 과정에서 연료전지 스택의 정지 로직이 완료되기 전까지 연료전지의 개방 전압이 발생할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 따르면, 전력 변환 및 계통 또는 부하에 전류의 연계가 종료되어도 연료전지의 정지 로직이 완료되기 전까지는 연료전지의 개방 회로 전압이 존재할 수 있다.
연료전지의 정지 로직이 완료되기 전까지 연료전지의 개방 회로 전압이 발생하면, 연료전지 스택이 손상될 수 있다.
하지만 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장 발생 시 개방 전압을 제거하는 동작을 수행하지 않았다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통 상태를 점검할 수 있다(S401).
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 없는지 확인할 수 있다(S402).
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지로부터 출력된 전력이 변환되어 공급되는 대상이 되는 계통 또는 부하에 고장 또는 이상이 없는지 여부를 진단할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 있는 경우, 다시 S401로 돌아가 계통 상태를 점검할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 계통에 이상이 없는 경우, 연료전지의 발전을 수행할 수 있다(S403).
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생한 것을 감지할 수 있다(S404).
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지할 수 있다.
S401 내지 S404에서 발전용 연료전지 전력 변환 장치가 수행하는 동작은 도 3의 S301 내지 S304에서 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치가 수행하는 동작과 동일할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 더미 저항을 연결할 수 있다(S405).
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지와 더미 저항에 연결된 스위칭 소자를 온 상태로 제어하여, 연료전지와 더미 저항을 연결할 수 있다.
더미 저항을 통해 연료전지의 개방 회로 전압이 감소될 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 더미 저항을 연결한 후, 연료전지의 발전을 정지시킬 수 있다(S406).
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지 시스템과 연결되어, 연료전지의 발전을 종료하는 신호를 송신함으로써, 연료전지의 발전을 종료할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생하면, 계통에 전류 연계를 차단할 수 있다(S407).
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 고장이 발생하면, 전력 변환의 종료와 함께 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결되는 스위칭 소자를 오프하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지할 수 있다.
S405 및 S406의 동작을 통해, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지 스택의 정지 로직이 완료되기 전까지 발생할 수 있는 개방 회로 전압을 제거할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 연료전지 스택의 정지 로직이 완료된 경우, 전력 변환의 종료와 함께 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결되는 스위칭 소자를 오프하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 다른 일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 제 1 초충전 회로와 연료전지를 연결하여, 개방 회로 전압을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 장치는 제 1 초충전 회로에 연결된 스위칭 소자를 온 상태로 제어하여, 제 1 초충전 회로와 연료전지를 연결할 수 있다.
도 5a는 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작에 따른 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하여, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 계통 연계가 종료되고, DC 메인 전자 접촉기가 오프되고, AC 메인 전자 접촉기가 오프되고, 기동 신호가 종료될 수 있다.
일 예로, 기동 신호는 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 제어부에 의해 출력되며, 연료전지 시스템에 전달될 수 있다.
기동 신호의 종료에 대응하여, 연료전지의 본 발전이 종료될 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료됨에 따라, 입력 전류도 종료될 수 있다.
입력 전류는 계통에 전달되는 전류를 의미할 수 있다.
또한, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료됨에 따라, DC 초충전이 수행될 수 있다.
그래프에 도시된 것과 다른 일 예로, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료되어도, DC 초충전이 수행되지 않을 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 그래프에 나타난 것과 다르게 계통에 전류 연계, DC 메인 전자 접촉기의 오프, AC 메인 전자 접촉기의 오프 및 기동 신호의 종료 중 일부 또는 전부가 동시에 이루어질 수도 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료됨에 따라, 부하가 사라져 입력 전압이 증가할 수 있다.
여기서, 입력 전압은 연료전지의 출력단의 전압을 의미할 수 있다.
이 때, 연료전지에 개방 회로 전압이 발생할 수 있다.
DC 메인 전자 접촉기는 전력 변환부와 연료전지 사이의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자 역할을 할 수 있다.
AC 메인 전자 접촉기는 전력 변환부와 계통 사이의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자 역할을 할 수 있다.
연료전지에 개방 회로 전압이 유지되다가 연료전지의 정지 로직이 수행됨에 따라서, 입력 전압이 감소할 수 있다.
또한, DC 메인 전자 접촉기의 오프에 따라, DC 링크 전압도 감소하기 시작할 수 있다.
DC 링크 전압은 전력 변환부의 입력단과 DC 초충전 회로 또는 DC 메인 전자 접촉기가 이어지는 부분의 전압을 의미할 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 연료전지의 정지 과정에서 AC 초충전 회로는 동작되지 않을 수 있다.
일 예로, DC 초충전, DC 메인 전자 접촉기 및 AC 메인 전자 접촉기에 대한 제어는 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 제어부에 의해 수행될 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 토폴로지 및 제어 순서에 따르면, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 연료전지의 정지 로직이 완료되기 전에 계통에 전류의 연계가 종료되어, 연료전지의 정지 로직이 완료되기 전에 발생하는 연료전지의 개방 회로 전압이 제거되지 않는다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 동작에 따른 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 5b를 참조하여, 본 발명의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 기본의 발전용 연료전지 전력 변환 장치와 동일하게 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 계통 연계가 종료되고, DC 메인 전자 접촉기가 오프되고, AC 메인 전자 접촉기가 오프되고, 기동 신호가 종료될 수 있다.
일 예로, 기동 신호는 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 제어부에 의해 출력되며, 연료전지 시스템에 전달될 수 있다.
기동 신호의 종료에 대응하여, 연료전지의 본 발전이 종료될 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료됨에 따라, 입력 전류도 종료될 수 있다.
입력 전류는 계통에 전달되는 전류를 의미할 수 있다.
또한, 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료됨에 따라, DC 초충전이 수행되어, DC 초충전에 의한 전압 강하로 인해 연료전지의 개방 회로 전압이 감소할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 그래프에 나타난 것과 다르게 계통에 전류 연계, DC 메인 전자 접촉기의 오프, AC 메인 전자 접촉기의 오프 및 기동 신호의 종료 중 일부 또는 전부가 동시에 이루어질 수도 있다.
본 발명의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 더미 저항이 연료전지와 연결될 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료되어도 더미 저항에 의한 전압 강하로 인해 연료전지의 개방 회로 전압이 감소 또는 제거될 수 있다.
기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치와 비교하여, 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 계통 연계가 종료되면 입력 전압이 증가되는 정도가 작을 수 있다.
여기서, 입력 전압은 연료전지의 출력단의 전압을 의미할 수 있다.
DC 메인 전자 접촉기는 전력 변환부와 연료전지 사이의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자 역할을 할 수 있다.
AC 메인 전자 접촉기는 전력 변환부와 계통 사이의 연결을 온 또는 오프하는 스위칭 소자 역할을 할 수 있다.
연료전지의 정지 로직이 수행됨에 따라서, 입력 전압이 감소할 수 있다.
또한, DC 메인 전자 접촉기의 오프에 따라, DC 링크 전압도 감소하기 시작할 수 있다.
DC 링크 전압은 전력 변환부의 입력단과 DC 초충전 회로 또는 DC 메인 전자 접촉기가 이어지는 부분의 전압을 의미할 수 있다.
발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 연료전지의 정지 과정에서 AC 초충전 회로는 동작되지 않을 수 있다.
일 예로, DC 초충전, DC 메인 전자 접촉기 및 AC 메인 전자 접촉기에 대한 제어는 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 제어부에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 토폴로지 및 제어 순서에 따르면, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 더미 저항에 전류가 연계되어, 연료전지의 정지 로직이 종료되기 전에 발생하는 연료전지의 개방 회로 전압이 제거될 수 있다.
본 발명의 발전용 연료전지 전력 변환 장치에 의하면, 기존의 발전용 연료전지 전력 변환 장치의 하드웨어, 토폴로지를 수정하지 않고, 제어 순서만을 변경하여, 연료전지의 개방 회로 전압을 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전용 연료전지 전력 변환 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 단계(S610), 연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지하는 단계(S620) 및 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계(S630)를 포함할 수 있다.
연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 단계(S610)는 전력 변환부에 의해 수행될 수 있다.
일 예로, 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 단계(S610)는 전력 변환부가, DC/AC 인버터를 통해 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
연료전지의 구동 중 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 발생한 고장을 감지하는 단계(S620)는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계(S630)는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
일 예로, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계(S630)는 제어부가, 연료전지의 출력단과 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계(S630)는 제어부가, 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하는 단계 및 제어부가, 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 더미 저항에 흐르는 전류를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 제어부가, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 제어부가, 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계는, 제어부가, 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 전자 접촉기를 오프 상태로 제어하여, 계통 또는 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 연료전지의 출력단과 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제 1 초충전 회로가, 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 전력 변환부의 출력단과 계통 또는 부하 사이에 직렬로 연결되는 제 2 초충전 회로가, 계통 또는 부하로의 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 제어부가, 연료전지, 전력 변환부, 계통 또는 부하에 고장이 발생한 경우, 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 발전용 연료전지 전력 변환 방법은 전력 변환부의 출력단에 연결되는 필터부가, 전력 변환부에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 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) 및 RAM(Random Access Memory)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, 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

Claims (20)

  1. 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 전력 변환부; 및
    상기 연료전지의 구동 중 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 발생한 고장을 감지하고,
    상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감소시키는 제어부를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 저항은 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하고,
    상기 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 상기 더미 저항에 흐르는 전류를 증가시키는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되어, 상기 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 제 1 초충전 회로를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환부의 출력단과 상기 계통 또는 상기 부하 사이에 직렬로 연결되어, 상기 계통 또는 상기 부하로의 돌입 전류를 차단하는 제 2 초충전 회로를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환부는,
    상기 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC/AC 인버터를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환부의 출력단에 연결되어, 상기 전력 변환부에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전자 접촉기(MC, Magnetic contactor)를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 장치.
  11. 전력 변환부가, 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 계통 또는 부하에 공급하는 단계;
    제어부가, 상기 연료전지의 구동 중 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 발생한 고장을 감지하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결된 상기 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 연료전지의 출력단에 연결된 더미 저항을 통해, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 모니터링하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 연료전지의 개방 회로 전압이 기준 전압 미만이 되도록 상기 더미 저항에 흐르는 전류를 증가시키는 단계를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 연료전지의 출력단과 상기 전력 변환부의 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제 1 초충전 회로가, 상기 연료전지로부터 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 변환부의 출력단과 상기 계통 또는 상기 부하 사이에 직렬로 연결되는 제 2 초충전 회로가, 상기 계통 또는 상기 부하로의 돌입 전류를 차단하는 단계를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 연료전지, 상기 전력 변환부, 상기 계통 또는 상기 부하에 고장이 발생한 경우, 상기 제 1 초충전 회로를 작동시켜, 상기 연료전지의 개방 회로 전압을 감소시키는 단계를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 변환부가, 상기 연료전지를 통해 생성된 전력을 변환하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 공급하는 단계는,
    상기 전력 변환부가, DC/AC 인버터를 통해 상기 연료전지를 통해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 변환부의 출력단에 연결되는 필터부가, 상기 전력 변환부에서 출력된 전력의 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 스위칭 소자를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 전력 변환부의 입력단 및 출력단에 연결된 전자 접촉기를 오프 상태로 제어하여, 상기 계통 또는 상기 부하에 전류의 연계를 중지하는 단계를 포함하는 발전용 연료전지 전력 변환 방법.
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