KR20240038038A - 태양광 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

태양광 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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쉐와이 선
안란 허
펑 첸
지청 왕
췌우빙 첸
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썬그로우 파워 서플라이 컴퍼니 리미티드
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Abstract

태양광 시스템 및 제어 방법이 제공된다. 마스터 DC/DC 변환기(101)의 음의 출력단이 N 라인에 연결되고, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 음의 입력단이 N 라인에 연결되며; 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 음의 입력단이 마스터 DC/DC 변환기(101)의 음의 출력단에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 양의 입력단이 마스터 DC/DC 변환기(101)의 양의 출력단에 연결되고; 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 양의 출력단이 N 라인에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 음의 출력단이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 음의 출력단에 연결되고, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 양의 출력단이 N 라인에 연결되며; 마스터 DC/AC 변환기(201)는 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기(202)에 전송하고; 슬레이브 DC/AC 변환기(202)는 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압에 따라 출력 전류를 제어하여, N 라인의 전류가 미리 설정된 전류보다 낮게 함으로써, 전력 소모를 감소시킨다.

Description

태양광 시스템 및 제어 방법
이 출원은 2021년 11월 5일에 중국 국가 지식 재산 관리국에 출원된 "PHOTOVOLTAIC SYSTEM AND CONTROL METHOD"이라는 제목의 중국 특허 출원 번호 제202111308573.7호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 개시내용은 태양광 발전 기술 분야에 관한 것으로, 특히 태양광 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
현재, 태양광 발전이 점점 더 주목을 받고 있으며, 이에 따른 전압 레벨도 높아지고 있다. 태양광 발전에서는 태양광 어레이에 의해 직류(DC) 전력이 출력된 다음 인버터에 의해 교류(AC) 전력으로 변환된다. 후속적으로 이 AC 전력은 그리드에 연결되거나 부하에 공급된다.
종래의 태양광 시스템의 직류 버스는 직류 양의 버스와 직류 음의 버스를 포함하는데, 즉 인버터의 양의 입력 단자는 양의 직류 버스에 연결되고, 인버터의 음의 입력 단자는 음의 직류 버스에 연결된다. 양의 직류 버스와 음의 직류 버스 사이의 전압이 인버터의 입력 전압으로 사용된다. 전체 태양광 시스템의 전압 레벨은 양의 직류 버스의 전압과 음의 직류 버스의 전압 사이의 최대 전압이다. 안전 표준도 또한 전압 레벨에 따라 설계된다.
안전 표준을 준수하기 위해서는 인버터의 입력 전압, 즉 직류측 전압이 이들 표준들에 의해 설정된 요구사항을 초과해서는 안 된다. 요구 사항을 초과하면 사람들과 디바이스들, 특히 인버터 내부의 전력 디바이스들 모두가 손상될 수 있다. 각각의 전력 디바이스에는 특정한 내전압 요구 사항이 있으며, 내전압을 초과하는 임의의 전압은 디바이스의 파손 및 손상을 초래할 수 있다. 태양광 시스템의 전압 레벨이 증가함에 따라 이러한 전력 디바이스들의 내전압에 대한 새로운 과제가 제시되어, 선택이 점점 더 어려워지고 있다.
현재, 태양광 시스템은 3개의 직류 버스들로 존재한다. 태양광 시스템은 두 개의 인버터들을 포함하며, 첫 번째 인버터의 입력 단자는 양의 직류 버스와 N 와이어에 연결되고, 두 번째 인버터의 입력 단자는 N 와이어와 음의 직류 버스에 연결된다. 결과적으로 전압 레벨이 향상되지만 인버터들에 대한 안전 표준 요구 사항들은 동일하게 유지된다. 그러나 N 와이어의 손실을 최소화하기 위해서는 N 와이어를 통과하는 전류를 가능한 한 낮게 또는 0으로 제어해야 한다.
위의 기술적 과제들을 해결하기 위해서는, N 와이어를 통과하는 전류를 낮게 제어하여 전력 소모를 감소시킬 수 있는 태양광 시스템 및 태양광 시스템 제어 방법이 본 개시내용에 제공된다.
이를 위해, 본 개시내용의 실시예들에 따른 기술적인 해결책들이 하기에 제공된다.
본 개시내용에 따른 태양광 시스템이 제공되며, 태양광 시스템은 마스터 DC/DC 변환기, 슬레이브 DC/DC 변환기, 마스터 DC/AC 변환기 및 슬레이브 DC/AC 변환기를 포함하고;
여기서, 마스터 DC/DC 변환기의 입력 단자가 태양광 어레이에 연결되도록 구성되고, 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 마스터 DC/AC 변환기의 양의 입력 단자에 연결되고, 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 마스터 DC/AC 변환기의 음의 입력 단자가 N 와이어에 연결되며;
슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 입력 단자가 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 입력 단자가 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자는 슬레이브 DC/AC 변환기의 음의 출력에 연결되고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 양의 출력 단자가 N 와이어에 연결되며;
마스터 DC/AC 변환기는 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 구성되며;
슬레이브 DC/AC 변환기는 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 슬레이브 DC/AC 변환기는 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 전류 명령 값에 정비례하고, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 반비례하도록 출력 전류를 제어하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 슬레이브 DC/AC 변환기는 출력 전류를 U2*I1/U1이 되게 제어하도록 추가로 구성되며, U2는 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압이고, U1은 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압이고, I1은 전류 명령 값이다.
일 실시예에서, 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 미리 설정된 값이다.
일 실시예에서, 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되는 경우, 마스터 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 수집하고 마스터 DC/AC 변환기의 수집된 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 추가로 구성되거나; 또는 슬레이브 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 직접 수집하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 태양광 시스템이 전력 제한되지 않고, 마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신 이상이 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 감지되는 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하고, 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 태양광 시스템이 전력 제한되고, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압이 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않는 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하고, 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 태양광 시스템에서 저전압 라이드 스루 또는 고전압 라이드 스루가 발생하는 경우, 마스터 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기를 제어하여 제1 무효 전력을 출력하고, 슬레이브 DC/AC 변환기를 제어하여 제2 무효 전력을 출력하도록 구성된다.
본 개시내용에 따르면, 태양광 시스템 제어 방법이 추가로 제공된다. 태양광 시스템은 마스터 DC/DC 변환기, 슬레이브 DC/DC 변환기, 마스터 DC/AC 변환기 및 슬레이브 DC/AC 변환기를 포함한다. 여기서, 마스터 DC/DC 변환기의 입력 단자가 태양광 어레이에 연결되도록 구성되고, 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 마스터 DC/AC 변환기의 양의 입력 단자에 연결되고, 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 마스터 DC/AC 변환기의 음의 입력 단자가 N 와이어에 연결되며; 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 입력 단자가 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 입력 단자가 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자는 슬레이브 DC/AC 변환기의 음의 출력에 연결되고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 양의 출력 단자가 N 와이어에 연결되며; 여기서 제어 방법은: 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 마스터 DC/AC 변환기를 제어하는 단계; 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하도록 슬레이브 DC/AC 변환기를 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, 출력 전류를 제어하는 단계는:
N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 전류 명령 값에 정비례하고 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 반비례하도록 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 제어 방법은: 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 미리 설정된 값이 되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 제어 방법은: 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되는 경우, 마스터 DC/AC 변환기에 의해, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 수집하는 단계와, 마스터 DC/AC 변환기에 의해, 마스터 DC/AC 변환기의 수집된 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 태양광 시스템이 전력 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하는 단계는:
마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하는 단계와, 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 태양광 시스템이 전력 제한되고, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압이 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않은 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하는 단계는:
마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하는 단계와, 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
위의 기술적 솔루션들에 기초하여, 본 개시내용은 다음과 같은 유익한 효과들을 갖는다.
N 와이어를 통과하는 전류를 극히 작게, 심지어 0이 되도록 하기 위해서는 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력과 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력이 동일해야 하며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력은 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력을 따른다. 소비 전력을 무시하면, 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력은 그것의 입력 전력과 동일하고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력은 그것의 입력 전력과 동일하며, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전력과 동일하다. 따라서 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력을 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력과 동일하게 제어함으로써 N 와이어를 통과하는 전류는 미리 설정된 전류보다 적게 제어될 수 있다. 구체적으로, 마스터 DC/AC 변환기는 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송한다. 슬레이브 DC/AC 변환기는 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어한다. N 와이어를 통과하는 전류가 적을수록, N 와이어의 전력 소모가 낮아진다. 예를 들어 N 와이어를 통과하는 전류는 0으로 최소화하도록 제어될 수 있다.
본 개시내용의 실시예들 또는 종래 기술들에 따른 기술적 솔루션들을 더욱 명확하게 예시하기 위해, 이하에서는 본 개시내용의 실시예들 또는 종래 기술에 적용되는 도면들이 간략하게 기술된다. 분명히, 다음 설명들에 있는 도면들은 본 개시내용의 일부 실시예들일 뿐이며, 당업자는 아무런 창의적인 노력 없이도 이들 도면들로부터 다른 도면들을 획득할 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 태양광 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 태양광 시스템의 개략도이다. 그리고
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 태양광 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
본 개시내용의 실시예들에서 제공되는 방식에 대한 더 나은 이해를 돕기 위해, 본 개시내용의 실시예들에서 제공하는 방법을 소개하기 전에, 본 개시내용의 실시예들의 응용 시나리오를 먼저 소개한다.
시스템 실시예
도 1을 참조하면, 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 태양광 시스템의 개략도이다.
본 실시예에서, 태양광 시스템은 2개의 직류/직류(DC/DC) 변환기들과 2개의 인버터들을 포함한다. 2개의 인버터들은 각각 제1 인버터와 제2 인버터이다. 여기서, 각각의 인버터에는 직류/교류(DC/AC) 변환기가 포함되어 있다.
여기서, 2개의 DC/DC 변환기들은 각각 마스터 DC/DC 변환기(100)와 슬레이브 DC/DC 변환기(102)이다. 그리고, 2개의 DC/AC 변환기들은 각각 마스터 DC/AC 변환기(201)와 슬레이브 DC/AC 변환기(202)를 포함한다.
여기서, 2개의 DC/DC 변환기들은 조합기 상자(1000)에 통합된다. 조합기 상자(1000)의 입력 단자는 태양광 어레이에 연결된다. 본 개시내용의 실시예에서는 조합기 상자가 태양광 시스템에 포함되는지의 여부가 제한되지 않는다. 조합기 상자가 포함되지 않은 경우, 2개의 DC/DC 변환기들이 독립적으로 존재할 수 있다.
본 개시내용에서 제공되는 태양광 시스템은 3개의 버스들, 즉 직류 양의 버스(BUS+: direct current positive bus), 직류 음의 버스(BUS-: direct current negative bus) 및 N 와이어가 포함된다는 점에서 다르다. 이와 대조적으로, 종래의 태양광 시스템에는 2개의 버스들, 즉 BUS+와 BUS-만 포함된다. 본 개시내용에서 제공되는 3개의 버스들을 포함하는 태양광 시스템은 다음과 같은 장점들을 갖는다. 변환기 내 각각의 디바이스의 내전압을 높이지 않고도 전압 레벨이 2배가 될 수 있다. 즉, IGBT들과 같이 버스들이 2개인 태양광 시스템의 디바이스들이 여전히 사용될 수 있다. 예를 들어, BUS+의 전압은 양의 1500V이고, BUS-의 전압은 음의 1500V이며, 전체 태양광 시스템의 전압 레벨은 3000V이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 DC/DC 변환기(101)의 입력 단자는 태양광 어레이에 연결되도록 구성된다. 여기서, 마스터 DC/DC 변환기(101)의 양의 입력 단자는 태양광 어레이의 양의 전극 PV+에 연결되는데 사용되고, 마스터 DC/DC 변환기(101)의 음의 입력 단자는 태양광 어레이의 음의 전극 PV-에 연결되는데 사용된다.
본 개시내용의 실시예들에서는 마스터 DC/DC 변환기들(101)의 수량에 제한이 없다. 도 1은 마스터 DC/DC 변환기(101)와 태양광 어레이 사이의 연결 관계를 개략적으로 도시한 것일 뿐이다. 본 개시내용의 실시예들에서 제공되는 태양광 시스템은 다수의 마스터 DC/DC 변환기(101)들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 각각의 마스터 DC/DC 변환기(101)의 입력 단자는 대응하는 태양광 어레이에 연결되고, 다수의 마스터 DC/DC 변환기(101)들의 출력 단자들은 병렬로 연결된다.
마스터 DC/DC 변환기(101)의 양의 출력 단자는 마스터 DC/AC 변환기(201)의 양의 입력 단자에 연결되고, 마스터 DC/DC 변환기(101)의 음의 출력 단자는 N 와이어에 연결되며, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 음의 입력 단자는 N 와이어에 연결된다.
슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 음의 입력 단자는 마스터 DC/DC 변환기(101)의 음의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 양의 입력 단자는 마스터 DC/DC 변환기(101)의 양의 출력 단자에 연결된다. 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 양의 출력 단자는 N 와이어에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 음의 출력 단자는 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 음의 출력 단자에 연결되며, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 양의 출력 단자는 N 와이어에 연결된다. 마찬가지로, 본 개시내용의 실시예들에서는 슬레이브 DC/DC 변환기(102)들의 수량에 제한이 없으며, 슬레이브 DC/DC 변환기들의 수량은 하나 이상일 수 있다. 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 수량이 2개 이상인 경우, 다수의 슬레이브 DC/DC 변환기(102)들의 출력 단자들은 병렬로 연결된다.
태양광 시스템은 N 와이어를 포함하므로, 더 얇은 N 와이어의 경우, N 와이어를 통과하는 전류는 가능한 한 낮게 제어되는데, 즉 N 와이어의 한계 전류는 미리 설정된 전류보다 적다. 미리 설정된 전류는 N 와이어의 전류를 0이 되도록 제어하는 것과 같이, 실제 요구 사항에 따라 설정될 수 있는데, 즉 N 와이어를 통해 전류가 흐르지 않아, 전력 소모가 가장 낮다. 그러나 실제로는, 다양한 오차들이 일반적으로 존재하며, 미리 설정된 전류를 유도하는 것은 상대적으로 작은 전류이면서도 0보다 큰 전류일 수 있다. N 와이어를 통과하는 전류가 작을수록, N 와이어가 얇아져 전력 소모가 낮아질 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, N 와이어를 통과하는 전류가 0이 되도록 제어하기 위한 솔루션이 제공된다. 먼저, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 출력 전력은 마스터 DC/DC 변환기(101)의 출력 전력의 절반이 되도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력은 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 출력 전력이다. 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전력이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력과 동일할 때, N 와이어를 통과하는 전류는 0이다. 두 인버터들의 입력 전력의 합이 마스터 DC/DC 변환기(101)의 출력 전력에서 나오므로, 소비 전력을 무시하면, 마스터 DC/DC 변환기(101)의 출력 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력의 2배가 된다. 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력이 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 출력 전력과 동일하므로, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 출력 전력은 마스터 DC/DC 변환기(101)의 출력 전력의 절반이다.
본 개시내용의 실시예에서는 마스터 DC/DC 변환기(101)와 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 DC/DC 변환기의 회로 토폴로지가 제한되지 않는다. 예를 들어, 조합기 상자의 전력 변환 효율성을 향상시키기 위해, 유사-공진형 소프트 스위칭 변환기(quasi-resonant soft switching converter)가 슬레이브 DC/DC 변환기(102)로 사용될 수 있다.
인버터에서는 최대 전력점 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 및 과도 상태와 같은 동작 조건들 하에서의 고속 응답이 요구됨에 따라, 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 응답 속도 및 신뢰성을 제어하는 것에 대한 높은 요구 사항들이 제시된다. 본 개시내용에 따르면, 조합기 상자 내의 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 전력 제어가 단순화된다. 포스트-레벨 인버터를 통해 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압차에 의해 슬레이브 DC/DC 변환기(102)의 전력이 빠르게 제어될 수 있다. 슬레이브 DC/DC 변환기(102)는 태양광 시스템의 제어 복잡성을 최대한 감소시키기 위해 일정한 주파수 및 일정한 듀티비로 제어될 수 있다. 또한, 중성 와이어(N 와이어)를 통해 흐르는 전류는 미리 설정된 전류보다 적거나 극도로 작을 수 있으며, 중성 와이어의 직경이 감소되는데, 즉 중성 와이어가 극도로 얇아질 수 있어, 전체 태양광 발전소의 건설 비용을 절감할 수 있다.
제어 복잡성을 감소시키기 위해, 본 개시내용에 따르면, 마스터 DC/AC 변환기(201)는 N 와이어를 통과하는 전류가 0이 될 수 있게 전체 제어를 구현하도록 구성된다. 구체적인 동작 원리는 도면들과 함께 자세히 기술된다.
마스터 DC/AC 변환기(201) 및 슬레이브 DC/AC 변환기(202) 모두에 제어기들이 구비된다는 것을 이해해야 한다. 구체적인 동작에 있어서, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 제어기와 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 제어기는 서로 상호 작용하여 마스터 DC/AC 변환기(201)가 슬레이브 DC/AC 변환기(202)를 제어할 수 있게 한다. N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 구현하기 위해서는 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력과 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력이 동일해야 한다. 마스터 DC/AC 변환기(201)를 통해 제어하는 동안, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력은 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력을 따른다. 소비 전력을 무시하면, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력은 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전력과 동일하고, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력과 동일하다. 달리 말하면, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력과 동일한 경우에, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력과 동일하다. 따라서, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력을 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력과 동일하게 되도록 제어함으로써 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 제어될 수 있다.
마스터 DC/AC 변환기(201)는 전류 명령 값 I1과 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압 U1을 슬레이브 DC/AC 변환기(202)에 전송하도록 구성된다. 정상 동작 모드인 경우, 즉 태양광 시스템은 전력 제한 출력을 수행하지 않는다. 이 경우, MPPT를 수행하기 위해, U1은 미리 설정된 값이고, I1은 U1에 기초하여 획득된 값이다.
슬레이브 DC/AC 변환기(202)는 전류 명령 값 I1, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전압 U2 및 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압 U1에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 변환기(202)의 출력 전류 I2를 제어하도록 구성된다.
U2는 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 실제 입력 전압이며, U2는 샘플링을 통해 얻어질 수 있다.
일 실시예에서, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)는 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전압 U2 및 전류 명령 값 I1에 정비례하고, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압 U1에 반비례하도록 출력 전류를 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)는 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전류가 U2*I1/U1이 되도록 제어하도록 구성된다. 여기서, U2는 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전압이고, U1은 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압이며, I1은 전류 명령 값이다.
슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전류가 U2*I1/U1일 때 N 와이어를 통과하는 전류가 0이 되는 원리가 하기에 기술된다.
마스터 DC/AC 변환기(201)와 슬레이브 DC/AC 변환기(202) 사이에는 정보 상호 작용이 이루어진다. 마스터 DC/AC 변환기(201)에서 전력이 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력은 P1이고, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전압은 U1이 되도록 제어된다. 이 경우, 마스터 DC/AC 변환기(201)에 의해 전류 명령 값 I1이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)에 전송되고, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 전류 명령 값 I1이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)에 의해 수신되고, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전류는 I1과 동일하도록 제어된다. 여기서, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전압은 제어되지 않은 상태이며, 예를 들어 전압 값은 U2이고 U2 < U1이다. 마스터 DC/DC 변환기(101)의 입력 전압은 마스터 DC/DC 변환기(101)에 의해 V1이 되도록 제어되며, V1은 태양광 어레이의 최대 전력점에 대응하는 전압이다. N 와이어를 통해 작은 전류가 흐른다(전류의 값은 으로 표현된다). 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전류가 슬레이브 DC/AC 변환기(202)에 의해 이 되도록 제어될 때, N 와이어를 통과하는 전류는 미리 설정된 전류보다 적다.
위의 방정식의 유도는 하기에 기술된다.
BUS+를 통해 흐르는 전류는 으로 표현되고, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전류 및 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전류가 I1이 되도록 제어되며, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 전력과 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 전력 둘다 P1이다. BUS-를 통해 흐르는 전류는 으로 표현된다. N 와이어의 전류 IN은 BUS+를 통해 흐르는 전류에서 BUS-를 통해 흐르는 전류를 뺀 값이므로, IN은 으로 표현된다.
N 와이어를 통과하는 전류가 0으로 제어되는 경우, 즉 U2 < U1일 때 인 경우, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 전력보다 크게, 즉 P1 > P2이 되도록 제어된다. 교류측 전력에 기초하여, 이 획득될 수 있으며, 이를 위의 방정식에 대입하면 를 얻을 수 있으며, 여기서 UAC는 교류 출력 전압이다.
위에 기술된 것은 태양광 시스템이 전력 제한되지 않을 때 N 와이어를 통과하는 전류의 제어 모드이다. 이하에서는 태양광 시스템에서 출력 전력이 제한되는 경우 N 와이어의 제로 전류가 구현되는 제어 모드가 제공된다. 일례로, 태양광 시스템에서, 마스터 DC/AC 변환기는 슬레이브 DC/AC 변환기의 동작을 다음과 같이 제어한다.
전력 제한형 태양광 시스템과 전력 무제한 태양광 시스템 사이의 차이점은: 전력이 제한되면 인버터는 최대 전력으로 추종하는 전력을 출력할 수 없고, 대신 인버터는 태양광 발전소에 의해 발행된 전력 명령에 따라 전력을 출력하는데, 즉 출력 전력이 제한 전력보다 적거나 같다는 점이다. 이 경우, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 미리 설정된 값이 아니며, 즉 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제어되지 않는다. 예를 들어, 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력은 전력이 제한될 때 P2이다. 전력이 제한되지 않을 때의 파라미터들과 구별하기 위해, 전력이 제한될 때의 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 U3이다. 마스터 DC/AC 변환기에 의해 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송되는 전류 명령 값은 I2이고, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 전류 명령 값은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류는 I2가 되도록 제어된다. 이 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압은 제어되지 않은 상태이며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압은 U4로 표현되고, U4는 U3보다 적다. 마스터 DC/DC 변환기의 출력 전력은 마스터 DC/DC 변환기에 의해 V2가 되도록 제어되며, V2는 태양광 어레이의 최대 전력점에 대응하는 전압 V1과 동일하지 않다. N 와이어를 통과하는 전류는 이다. 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류가 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 가 되도록 제어될 때, N 와이어를 통과하는 전류는 미리 설정된 전류보다 적다. 달리 말하면, 전력이 제한되는 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류는 여전히 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 전류 명령 값을 곱한 다음 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압으로 나눈 값을 통해 얻어진 값이 되도록 제어될 수 있다. 이 경우, 전력이 제한되지 않은 경우의 특정 파라미터 값들에 비해 특정 파라미터 값들만 변경된다. 예를 들어, 전력이 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 미리 설정된 값 U1이다. 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지만 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 제어되지 않으며, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 마스터 DC/AC 변환기에 의해 수집되어 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송된다. 또한, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 직접 수집될 수도 있다. 전력 제한 제어시 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류의 도출 과정은 위의 전력 무제한 제어의 도출 과정과 유사하며, 이는 위의 도출 과정을 참조할 수 있으므로 여기서는 반복하지 않는다.
이상에서는 마스터 DC/AC 변환기의 슬레이브 DC/AC 변환기에 대한 제어가 기술되었지만, 실제 동작에서는 마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신이 오동작할 수 있다. 따라서, 마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신이 비정상이거나 실패하는 제어 모드인 특별한 동작 조건들이 하기에 기술된다.
마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신 오동작, 즉 통신이 비정상인 것으로 인해, 마스터 DC/AC 변환기는 전류 명령 값과 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송할 수 없다. 달리 말하면, 슬레이브 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 전류 명령 값과 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 수신하지 않는다. 이 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기는 전류 명령 값과 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 획득해야 한다. 예를 들어, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 수집될 수 있다. 또한, 슬레이브 DC/AC 변환기는 N 와이어의 전류 IN을 수집할 수 있다. 슬레이브 DC/AC 변환기는 또한 슬레이브 DC/AC 변환기 자체의 입력 전압을 수집할 수도 있다. 달리 말하면, 슬레이브 DC/AC 변환기는 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 N 와이어를 통과하는 전류에 기초하여, 슬레이브 DC/AC 변환기 자체의 출력 전류를 제어할 수 있는데, 즉 전류 명령 값이 획득된다. 태양광 시스템이 전력 제한되지 않는 경우, 슬레이브 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기와의 비정상적인 통신을 감지한다. 예를 들어, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압이 수신되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통해 흐르는 전류 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, 슬레이브 DC/AC 변환기는 전류 명령 값을 획득한다. 후속적으로, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류는 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 제어된다.
마스터 DC/AC 변환기가 슬레이브 DC/AC 변환기와 정상적으로 통신하는 경우와 구별하기 위해, 다음의 파라미터들은 위의 실시예들에 있는 파라미터들과 상이한 참조 부호들을 사용한다. 전력이 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 U5가 되도록 제어한다. 슬레이브 DC/AC 변환기는 N 와이어의 전류 IN와 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압 U5를 수집할 수 있다. 여기서, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력은 P3이고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압은 U6이며, U6은 U5보다 작다. 이 경우, IN에 기초하여, 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 획득된 슬레이브 DC/AC 변환기의 전력 제어 명령 P3'은 이다. 전력 제어 명령 P3'에 기초하여, 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 획득된 전류 명령 값 I1'은 이고, 여기서 UAC는 교류 출력 전압이다. 각각의 변환기에는 3개의 위상들이 있으므로, 전력은 3개의 위상의 전력의 합이다. 따라서 전력과 전압에 기초하여 전류가 구해지면, 전류를 3으로 나눈 값을 통해 각각의 위상의 전류 명령 값이 획득된다.
이하에서는 IN에 기초하여 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 슬레이브 DC/AC 변환기의 전력 제어 명령을 획득하는 프로세스가 기술된다. 슬레이브 DC/AC 변환기의 전력은 마스터 DC/AC 변환기의 전력을 따르므로, 마스터 DC/AC 변환기의 전력을 획득하는 프로세스가 먼저 제공되며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 전력은 마스터 DC/AC 변환기의 전력과 동일하다.
이는 위의 세 가지 방정식으로부터 얻어질 수 있다:
. 따라서, 슬레이브 DC/AC 변환기의 전력은 로 표시된다.
이상에서는 마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신이 비정상이고 전력이 제한되지 않는 경우의 제어 모드에 대해 기술되었다. 이하에서는 마스터 DC/AC 변환기와 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신이 비정상이고 전력이 제한되는 제어 모드에 대해 기술된다.
두 인버터들 사이의 통신이 비정상인 경우 슬레이브 DC/AC 변환기의 제어 모드는 동일하게 유지되는데, 즉 N 와이어의 전류 IN와 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압 U7이 수집될 뿐만 아니라 입력 전압 U8도 수집된다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전력이 제한되는 경우, 출력 전력은 P2로 제한되고, 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 U7이 된다. 이 경우, N 와이어의 전류 IN은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수집되고, 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력은 P4이며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압은 U8이며, 여기서 U7은 U8보다 작다. 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력의 제어 명령 P4'은 N 와이어를 통해 수집된 전류에 기초하여 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 획득된다: . 전류 명령 값은 전력 제어 명령 P43에 기초하여 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 획득되고 로 표현되며, 여기서 UAC는 교류 출력 전압이다. 각각의 변환기에는 3개의 위상들이 있으므로, 전력은 3개의 위상의 전력의 합이다. 따라서 전력과 전압에 기초하여 전류가 획득되는 경우 전류를 3으로 나눈 값을 통해 각각의 위상에 대한 전류 명령 값이 획득된다. 전력이 제한되는 경우, 제어 모드는 무한 전력에 대한 위의 설명과 유사하며, 방정식들의 도출 과정은 위의 설명을 참조하는 것으로 이해해야 하며, 여기서는 이를 반복하지 않을 것이다.
태양광 시스템의 다른 특별한 동작 조건이 이하에 기술된다. 그리드에 저전압 라이드 스루 또는 고전압 라이드 스루가 발생하는 경우, 그리드에 대한 무효 전력의 보상이 필요하므로, 인버터는 무효 전력을 출력해야 한다. 예를 들어, 마스터 DC/AC 변환기는 제1 무효 전력 Q1을 출력하고, 슬레이브 DC/AC 변환기는 제2 무효 전력 Q2를 출력한다. 무효 전력의 출력이 N 와이어를 통과하는 전류의 값에 영향을 주지 않으므로, 두 인버터들이 무효 전력의 값을 임의로 할당할 수 있다. 일 실시예에서, Q1은 Q2와 동일할 수도 있거나, Q2와 동일하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 인버터들 중 하나가 무효 전력을 모두 부담할 수 있다. 여기서, 필요한 무효 전류는 부담되어야 하는 무효 전력에 기초하여 획득될 수 있다. 일 구현에서, 마스터 DC/AC 변환기는 무효 전력을 출력하고, 슬레이브 DC/AC 변환기는 무효 전력을 출력하지 않을 수 있다. 무효 전력 보상에서는 마스터 DC/AC 변환기가 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 부담되어야 하는 무효 전류의 값을 임의로 할당한다.
또한, 두 개의 인버터들에 의한 무효 전력 제어는 다른 동작 시나리오에도 적용 가능하며, 이는 위의 전압 라이드 스루 시나리오에 제한되지 않는다.
위의 실시예들에 제공된 태양광 시스템에 기초하여, 태양광 시스템의 제어 방법이 본 개시내용에 제공되고, 이하에서는 그 제어 방법이 도면을 참조하여 상세히 기술된다.
방법 실시예
도 3을 참조하면, 도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 태양광 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
이 실시예에서 제공되는 태양광 시스템의 제어 방법은 태양광 시스템에 적용된다. 태양광 시스템은: 마스터 DC/DC 변환기, 슬레이브 DC/DC 변환기, 마스터 DC/AC 변환기 및 슬레이브 DC/AC 변환기를 포함한다. 마스터 DC/DC 변환기의 입력 단자는 태양광 어레이에 연결되도록 구성되고; 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자는 마스터 DC/AC 변환기의 양의 입력 단자에 연결되고, 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자는 N 와이어에 연결되며, 마스터 DC/AC 변환기의 음의 입력 단자는 N 와이어에 연결된다. 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 입력 단자는 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 입력 단자는 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자에 연결된다. 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자는 N 와이어에 연결되고, 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자는 슬레이브 DC/AC 변환기의 음의 출력에 연결되며, 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자는 N 와이어에 연결된다.
본 방법은 다음과 같은 단계들(S301 내지 S302)을 포함한다.
단계(S301)에서는 마스터 DC/AC 변환기가 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 제어된다.
단계(S302)에서는 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하도록 구성된다.
마스터 DC/AC 변환기(201)와 슬레이브 DC/AC 변환기(202) 모두에 제어기들이 구비된다. 사용시, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 제어기와 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 제어기는 서로 상호 작용하여 마스터 DC/AC 변환기(201)가 슬레이브 DC/AC 변환기(202)를 제어할 수 있게 한다. N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적을 수 있도록 구현하기 위해서는 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력과 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력이 동일해야 한다. 마스터 DC/AC 변환기(201)에 의해 제어되는 동안, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력은 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력을 따른다. 소비 전력을 무시하면, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력은 그의 입력 전력과 동일하고, 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력은 그의 입력 전력과 동일하다. 달리 말하면, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력이 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력과 동일한 경우에, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 입력 전력은 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 입력 전력과 동일하다. 따라서, 마스터 DC/AC 변환기(201)의 출력 전력을 슬레이브 DC/AC 변환기(202)의 출력 전력과 동일하게 되도록 제어함으로써 N 와이어를 통과하는 전류가 0이 되도록 제어될 수 있다.
N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적어질 수 있도록 하기 위해서는 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력과 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력이 동일해야 한다. 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력은 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력을 따른다. 일 실시예에서, 마스터 DC/AC 변환기는 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송한다. 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, 슬레이브 DC/AC 변환기는 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어한다. N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적으면, N 와이어의 전력 소모가 감소된다.
일 실시예에 있어서, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, 출력 전류가 제어되는 단계는:
N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압과 전류 명령 값에 정비례하고 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 반비례하도록 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
또한, 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지 않는 경우, 본 실시예에서 제공되는 제어 방법은: 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 미리 설정된 값이 되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되는 경우, 본 실시예에서 제공되는 제어 방법은: 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 마스터 DC/AC 변환기에 의해 수집하는 단계와, 마스터 DC/AC 변환기의 수집된 입력 전압을 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하는 단계를 더 포함한다.
태양광 시스템이 전력 제한되지 않는 경우, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않으며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하는 단계는:
마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하는 단계; 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
태양광 시스템이 전력 제한되는 경우, 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압은 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않으며, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 전류 명령 값 및 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하는 단계는:
마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압, N 와이어를 통과하는 전류, 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압 및 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 전류 명령 값을 획득하는 단계, 전류 명령 값에 기초하여, N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함한다.
용어들 "포함하다(include, comprise)" 또는 그 임의의 변형은 일련의 요소들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스가 명시적으로 기술된 요소들뿐만 아니라 명시적으로 나열되지 않은 다른 요소들 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스에 고유한 요소(들)를 포함하도록 비배타적 포함을 나타내려고 의도한다는 점에 유의해야 한다. 명시적으로 제한되지 않는 한, "...을 포함하는(including a...)"이라는 서술은 일련의 요소들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스에 다른 유사한 요소들이 존재할 수 있는 경우를 배제하지 않는다.
당업자는 개시된 실시예들의 설명에 따라 본 개시내용을 구현하거나 이용할 수 있다. 이들 실시예들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 자명할 수 있으며, 본 명세서에 규정된 일반적인 원리는 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들에서 구현될 수 있다. 그러므로 본 개시내용은 본 명세서에 기술된 실시예들에 제한되지 않고, 본 개시내용에 개시된 원리들과 신규한 특징들에 따라 가장 넓은 범위에 부합한다.

Claims (14)

  1. 태양광 시스템에 있어서:
    마스터 DC/DC 변환기;
    슬레이브 DC/DC 변환기;
    마스터 DC/AC 변환기; 및
    슬레이브 DC/AC 변환기를 포함하고;
    상기 마스터 DC/DC 변환기의 입력 단자가 태양광 어레이에 연결되도록 구성되고, 상기 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 마스터 DC/AC 변환기의 양의 입력 단자에 연결되고, 상기 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 음의 입력 단자가 상기 N 와이어에 연결되며;
    상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 입력 단자가 상기 마스터 DC/DC 변환기의 상기 음의 출력 단자에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 입력 단자가 상기 마스터 DC/DC 변환기의 상기 양의 출력 단자에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 N 와이어에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 상기 음의 출력 단자는 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 음의 출력에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 N 와이어에 연결되며;
    상기 마스터 DC/AC 변환기는 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 구성되며;
    상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 상기 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하도록 구성되는, 태양광 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 전류 명령 값에 정비례하고, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 반비례하도록 상기 출력 전류를 제어하도록 추가로 구성되는, 태양광 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 출력 전류를 U2*I1/U1이 되게 제어하도록 추가로 구성되며, 상기 U2는 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압이고, 상기 U1은 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압이고, 상기 I1은 전류 명령 값인, 태양광 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지 않는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압은 미리 설정된 값인, 태양광 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압을 수집하고 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 수집된 입력 전압을 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 추가로 구성되거나; 또는 상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압을 직접 수집하도록 추가로 구성되는, 태양광 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 시스템이 전력 제한되지 않고, 상기 마스터 DC/AC 변환기와 상기 슬레이브 DC/AC 변환기 사이의 통신 이상이 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 감지되는 경우, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 상기 전류 명령 값을 획득하고, 상기 전류 명령 값에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 출력 전류를 제어하도록 구성되는, 태양광 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 시스템이 전력 제한되고, 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압이 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않는 경우, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 상기 전류 명령 값을 획득하고, 상기 전류 명령 값에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 출력 전류를 제어하도록 구성되는, 태양광 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 시스템에서 저전압 라이드 스루 또는 고전압 라이드 스루가 발생하는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기는 상기 마스터 DC/AC 변환기를 제어하여 제1 무효 전력을 출력하고, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기를 제어하여 제2 무효 전력을 출력하도록 구성되는, 태양광 시스템.
  9. 태양광 시스템 제어 방법으로서,
    상기 태양광 시스템은 마스터 DC/DC 변환기, 슬레이브 DC/DC 변환기, 마스터 DC/AC 변환기 및 슬레이브 DC/AC 변환기를 포함하고; 상기 마스터 DC/DC 변환기의 입력 단자가 태양광 어레이에 연결되도록 구성되고, 상기 마스터 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 마스터 DC/AC 변환기의 양의 입력 단자에 연결되고, 상기 마스터 DC/DC 변환기의 음의 출력 단자가 N 와이어에 연결되고, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 음의 입력 단자가 상기 N 와이어에 연결되며; 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 입력 단자가 상기 마스터 DC/DC 변환기의 상기 음의 출력 단자에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 음의 입력 단자가 상기 마스터 DC/DC 변환기의 상기 양의 출력 단자에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 N 와이어에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/DC 변환기의 상기 음의 출력 단자는 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 음의 출력에 연결되고, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 양의 출력 단자가 상기 N 와이어에 연결되는; 상기 태양광 시스템 제어 방법에 있어서:
    전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 입력 전압을 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하도록 상기 마스터 DC/AC 변환기를 제어하는 단계; 및
    상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 입력 전압, 상기 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 전류가 미리 설정된 전류보다 적도록 출력 전류를 제어하도록 상기 슬레이브 DC/AC 변환기를 제어하는 단계를 포함하는 태양광 시스템 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 출력 전류를 제어하는 단계는:
    상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 전류 명령 값에 정비례하고 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 반비례하도록 상기 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는, 태양광 시스템 제어 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제어 방법은:
    상기 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되지 않는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압을 미리 설정된 값이 되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 태양광 시스템 제어 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제어 방법은:
    상기 마스터 DC/AC 변환기의 출력 전력이 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 제한되는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압을 수집하는 단계와, 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해, 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 수집된 입력 전압을 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 전송하는 단계를 더 포함하는 태양광 시스템 제어 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 시스템이 전력 제한되지 않는 경우, 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압은 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않고, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 출력 전류를 제어하는 단계는:
    상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 상기 전류 명령 값을 획득하는 단계와, 상기 전류 명령 값에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는, 태양광 시스템 제어 방법.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양광 시스템이 전력 제한되고, 상기 마스터 DC/AC 변환기에 의해 전송되는 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압이 상기 슬레이브 DC/AC 변환기에 의해 수신되지 않는 경우, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 전류 명령 값 및 상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 출력 전류를 제어하는 단계는:
    상기 마스터 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류, 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 입력 전압 및 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 출력 전력에 기초하여 상기 전류 명령 값을 획득하는 단계와, 상기 전류 명령 값에 기초하여, 상기 N 와이어를 통과하는 상기 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 적도록 상기 슬레이브 DC/AC 변환기의 상기 출력 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 태양광 시스템 제어 방법.
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