KR100686281B1

KR100686281B1 - 병렬 접속된 인버터를 갖는 전원 시스템을 동작시키는방법 및 전력 변환 시스템

Info

Publication number: KR100686281B1
Application number: KR1020000020577A
Authority: KR
Inventors: 오니즈까게이고; 마데노꼬우지마사끼; 모리따이사오; 마끼노야스히로
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2007-02-23
Also published as: EP1047179A1; EP1047179B1; DE60036150T2; KR20000077045A; CN1185782C; DE60036150D1; US6285572B1; CN1271207A

Abstract

태양 전지 또는 연료 전지와 같은 DC 전원으로부터 출력된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 복수의 인버터가 특정 인버터에 바이어스되지 않고 효율적으로 동작되는 방법이 개시된다. 동작될 인버터의 개수는 DC 출력 또는 AC 출력의 적어도 하나의 출력값에 대응하여 결정되고, 상기 결정된 개수의 인버터가 소정의 규칙에 기초하여 복수의 인버터 중에서 선택되고 동작하게 된다. 게다가, 인버터를 사용하여 효율적이고 적절한 병렬 동작을 인에이블시키기 위한 병렬-접속 시스템이 개시되는데, 상기 인버터 중 하나는 나머지 인버터를 제어하고 시스템 상호접속 보호를 수행한다.

인버터, 원격 제어기, 노이즈 필터, 마이크로컴퓨터, 필터 회로

Description

병렬 접속된 인버터를 갖는 전원 시스템을 동작시키는 방법 및 전력 변환 시스템{METHOD OF OPERATING A POWER SUPPLY SYSTEM HAVING PARALLEL-CONNECTED INVERTERS, AND POWER CONVERTING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 병렬-접속 시스템으로서 사용되는 전원 시스템의 블록도.

도 2는 전원 시스템에 사용되는 인버터의 개략적인 구조를 도시한 블록도.

도 3은 전원 시스템에 사용되는 원격 제어기를 도시한 블록도.

도 4는 실시예에 따라 전원 시스템에 대한 제어 루틴을 도시한 플로우 차트.

도 5의 (a)는 DC 전원의 출력 전력량의 변화예를 도시한 도면이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에 따른 인버터의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 6은 종래의 광전지 전력 발생 시스템의 시스템 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 인버터 회로

22: 마이크로컴퓨터

26, 29: 노이즈 필터

28: 필터 회로

본 발명은, 태양 전지, 풍전 발생기, 및 연료 전지와 같이 전기 에너지가 증가하고 감소하는 DC 전원의 DC 출력이 복수의 인버터에 의해 AC 출력으로 변환되어 시스템에 공급되는 전원 시스템, 및 고효율로 인버터를 제어하는 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 태양 전지와 같은 전력 발생 수단에 의해 발생된 전력이 인버터에 의해 상업용 전원에 대응하는 전력으로 변환되고, 상업용 전원으로 출력되는 병렬-접속 시스템에 관한 것이다.

이러한 전원 시스템으로서, 태양 전지를 사용하는 광전지 전력 발생 시스템이 통상 공지되어 있다. 도 6은 종래의 광전지 전력 발생 시스템의 시스템도이다. 이 광전지 전력 발생 시스템은, 복수의 태양 전지(DC 전원)(101)가 집의 지붕 위에 배열되고, 이 태양 전지(101)에 의해 발생된 DC 출력은 접합 박스에 의해 하나의 출력으로 모이게 되고, 그 다음 이 DC 출력은 인버터(103)를 통해 AC 출력으로 변환된다. 다음에, 전력은 분배판(104)을 통해 집 내부의 분기 회로 및 상업용 전원 시스템에 공급된다. 부수적으로, 참조 번호(105)는 분기 회로에 접속된 내부(in-house) 부하를 가리킨다.

일반적으로, 인버터는 낮은 출력 동안에 그 효율이 매우 감소하는 특성을 갖는다. DC/AC 변환이 광전지 전력 발생 시스템에 의해 발생된, 추정된 최대 에너지에 대응하여 단일 인버터에 의해 실행되면, DC/AC 변환 효율은 낮은 출력 동안에 감소한다는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들면, 일본 공개 특허 공보 제6-165513호는, 작은 출력을 갖는 복수의 인버터가 병렬 접속되고, 낮은 출력 동안에 변환 효율의 감소를 억제하기 위해, 동작하는 인버터의 개수가 태양 전지에 의해 발생된 에너지에 대응하여 증가 또는 감소되는 시스템을 개시한다.

또한, 병렬-접속 시스템에서, 광전지 전력 발생기와 같은 발생 장치에 의해 발생된 DC 전력은 인버터에 의해 상업용 전원에 대응하는 AC 전력으로 변환되고, 그 다음 상업용 전원에 공급된다.

이러한 병렬-접속 시스템에 사용된 인버터에 의해, 상업용 전원의 서비스 인터럽트로 인한 독립적인 동작이 방지되고, 시스템 상호접속은 상업용 전원에서의 과전압, 저전압, 주파수 상승 및 주파수 하강에 대하여 보호된다.

병렬-접속 시스템에 사용된 인버터에 의해, 정격 출력(rated power)이 출력되는 동안 가장 효율적인 동작이 가능하다. 그러나, 태양 전지를 사용하는 전력 발생기에서, 발생된 전력이 태양 복사 등으로 인해 증가하고 감소하기 때문에, 인버터는, 입력 전력이 정격 출력 미만인 경우 발생된 전력의 증가 또는 감소에 대응하여 출력 효율이 가장 높아지도록 최대 전력점 트래킹 제어(MPPT 제어)를 필요로 한다.

상술된 바와 같이, 출력 전력이 큰 인버터에서, 입력 전력이 정격 출력에 비해 매우 낮으면 출력 효율은 크게 감소한다. 이러한 이유로, 병렬-접속 시스템에서, 복수의 인버터가 병렬 접속되고, 구동된 인버터의 개수가 입력 전력에 대응하여 설정되어, 발생된 전력이 낮은 경우에도 인버터는 효율적으로 구동될 수 있도록 하는 제안이 행해지고 있다.

종래의 방법에서, 구동되는 인버터의 개수는 출력 전력에 의해서만 결정되고, 구동되는 인버터의 선택은 고려되지 않는다. 이러한 이유로, 낮은 출력인 동안에는 특정 인버터만이 구동되고, 다른 인버터는 출력이 증가되는 경우에만 구동되며, 그 결과 특정 인버터의 동작 시간은 다른 인버터의 것보다 길어진다. 그러므로, 긴 동작 시간에 따른 특정 인버터의 서비스 수명은 다른 인버터보다 빨리 종료한다는 문제가 있었다.

게다가, 복수의 인버터 중 특정 인버터가 동작하지 않으면, 전체 시스템이 동작하지 않는다는 문제가 있었다.

또한, 복수의 인버터의 각 출력 전력이 각각 제어되면, 반대로 변환 효율은 발생된 전력, 구동되는 인버터의 개수 등에 따라 감소한다는 문제가 있었다. 또한, 복수의 인버터가 병렬로 동작할 때 각각의 인버터에 시스템 집적 보호 장치가 각각 제공되면, 그 상호 출력 및 보호 동작이 서로 간섭하므로, 적절한 보호를 불가능하게 한다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 인버터가 고효율로 구동되어 상술된 종래 기술의 단점을 극복하도록 하는 복수의 인버터를 갖는 전원 시스템을 동작시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 특징에 따르면, 발전 에너지가 증가 또는 감소하는 DC 전원과 병렬 접속되어, 상기 DC 전원으로부터 출력된 전기를 주파수 및 전압-제어된 AC 전력으로 변환하고 이 AC 전력을 시스템으로 출력하는 복수의 인버터를 갖는 전원 시스템에 대한 동작 방법이 제공되고, 상기 방법은 (a) 상기 인버터들 중 하나를 마스터 유닛으로 그리고 다른 인버터를 상기 마스터 유닛이 제어하는 슬레이브 유닛으로 기능하도록 설정하는 단계, 및 (b) 상기 DC 전원으로부터의 전기 에너지의 증가 또는 감소, 및 상기 인버터로부터 출력된 AC 전력의 증가 또는 감소 중 적어도 하나에 기초하여 상기 마스터 유닛이 상기 슬레이브 유닛을 제어하게 하는 단계를 포함한다.

상술된 본 발명의 제1 특징에 따르면, 복수의 인버터 중에서 마스터 유닛으로 설정된 하나의 인버터는 나머지 인버터의 동작을 제어하며, 그 순서는 상기 DC 전원의 전기 에너지의 증가 또는 감소, 또는 상기 인버터로부터 출력된 AC 전력량의 증가 또는 감소에 기초하여 소정의 규칙에 따라 설정된다.

또한, 본 발명의 이 특징에서, 발생기의 동작이 중지될 때, 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안, 상기 마스터 유닛은 사용될 마스터 유닛을 설정한다. 이러한 설정은 상기 인버터의 동작 시간 또는 그 출력 전력량의 적분값에 기초하여 수행될 수 있다.

그 결과, 동작 시간 또는 출력 전력의 적분값은 복수의 인버터들 간에 실질적으로 동일해지고, 특정 인버터의 동작 시간을 길어지지 않게 할 수 있다.

게다가, 상기 인버터는 원격 제어하기 위한 원격 제어기에 각각 접속되고, 상기 원격 제어기는 서로 신호를 송수신할 수 있는 방식으로 서로 접속된다. 상기 인버터의 동작은 상기 원격 제어기를 통해 수행된다.

또한, 다음에 동작될 슬레이브 유닛의 순서는 난수를 사용함으로써 랜덤하게 설정될 수 있다.
또한, 다음에 동작될 슬레이브 유닛의 순서는 그 동작 시간의 오름 차순으로 설정될 수 있다.

또한, 다음에 동작될 슬레이브 유닛의 순서는 그 출력 전력량의 오름 차순으로 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복수의 인버터가 병렬 접속되고 발생기에 의해 발생된 전력이 상업용 전원에 대응하는 전력으로 변환되고, 상기 인버터에 의해 출력되는 효율적인 병렬-접속 시스템을 제공하여, 상술된 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 (a) DC 전력을 수신하고 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 각각 적응된 복수의 인버터, 및 (b) 상기 인버터에 접속되고 가용한 DC 전력에 기초하여 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는, 충분한 DC 전력이 가용하면 보다 많은 인버터를 동작시키고 불충분한 DC 전력이 있으면 보다 적은 인버터를 동작시키며, 상기 제어기는 상기 인버터들 중 상기 임의의 하나로부터 출력된 AC 전력량이 DC 전원으로부터 출력된 전력량의 증가 또는 감소에 대응하여 증가 또는 감소하도록 상기 인버터들 중 임의의 하나를 동작시키고, 상기 제어기는 상기 나머지 인버터들을 소정의 표준값으로 동작시킨다.

본 발명의 이 특징에 따르면, 둘 이상의 인버터가 동작 중일 때, 인버터 중 임의의 하나는, 예를 들면 MPPT 제어를 수행하도록 하고 다른 인버터는 정격 동작을 수행하도록 한다.

그 결과, 각각의 인버터가 MPPT 제어를 수행하는 경우에 비해, 효율적인 동작이 가능해진다. 또한, 각각의 인버터에 의해 수행된 MPPT 제어에 의해 유발된, 임의의 인버터의 출력 전력의 증가 또는 감소가 다른 인버터의 동작에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 발전 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 시스템이 제공되며, 상업용 전원에 대한 시스템 상호접속 보호를 수행하기 위한 보호 수단이 각각 제공된 복수의 인버터가 병렬 접속되고, 발생기에 의해 발생된 전력은 상업용 전원에 대응하는 전력으로 변환되고 상기 발전 전력량에 기초하여 개수가 결정되는 복수의 인버터로부터 출력되며, 상기 인버터 중 적어도 두개가 동작 중일 때 상기 인버터 중 적어도 하나에 제공된 보호 수단에 의해 상기 복수의 인버터의 보호 동작을 수행하기 위한 제어기를 포함한다.

본 발명의 이 특징에 따르면, 복수의 인버터가 동작 중일 때, 다른 인버터의 시스템 상호접속 보호는 인버터 중 임의의 하나의 보호 수단을 사용함으로써, 상업용 전원의 과전압, 저전압, 주파수 상승, 및 주파수 하강뿐만 아니라, 독립적인 동작에 대해 수행된다. 즉, 복수의 인버터의 시스템 상호접속 보호는 인버터 중 임의의 하나의 보호 수단에 의해 일체로 수행된다.

그 결과, 복수의 인버터에 의해 수행된 시스템 상호접속 보호로 인한 보호 동작 타이밍 편차와 같은 문제를 발생하거나, 또는 이 보호 동작 타이밍의 편차로 인한 시스템 상호접속 보호를 적절하게 수행할 수 없다는 상황을 방지할 수 있다.

본 발명의 이 특징에 사용된 제어 수단은, 하나의 마스터 유닛이 설정되고, 이 마스터 유닛이 MPPT 제어 또는 시스템 상호접속 보호를 수행하는 구성을 채택할 수 있다.

게다가, 상기 제어 수단은 복수의 인버터에 각각 접속된 원격 제어기 및 상기 원격 제어기를 서로 접속시키기 위한 통신 수단을 포함할 수 있다.

그 결과, 독점 제어 수단을 제공하지 않고 복수의 인버터의 동작을 정확히 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명할 것이다. 도 1은 전원 시스템(12)의 개략적인 구조를 도시한다. 이 전원 시스템(12)에서, 복수의 인버터(14)(예로서, 3개의 인버터(14A 내지 14C))가 DC 전원(1)(예를 들면 복수의 모듈로 구성되는 태양 전지)에 병렬 접속된다.

각각의 인버터(14)의 입력측은 콘택트의 개구 및 폐구가 번갈아 변경되는 래치형의 자석 스위치(18)(18A, 18B, 18C)를 통해 DC 전원(1)에 접속된다.

출력측은 상업용 전원(16)에 접속된다. 이와 같이, 전원 시스템(12)은, DC 전원(1)으로부터 출력된 DC 전력이 인버터(14)에 의해 상업용 전원(16)의 것과 동일한 주파수의 AC 전력으로 변환되고, 이 AC 전력이 상업용 전원(16)에 접속되어 있는 분기 회로(15)로 출력되는 병렬 접속된 발전 시스템을 형성한다. 본 실시예에서, 4.0Kw의 출력을 각각 갖는 3개의 인버터(14A, 14B, 14C)(이 인버터들은 인버터(14)라 함)가 최대 출력 전력이 12kW인 DC 전원(1)에 사용되는 예가 설명된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(14)는 인버터 회로(20) 및 인버터 회로(20)를 제어하기 위한 마이크로컴퓨터(22)를 갖는다. 자석 스위치(18)를 통해 인버터(14)에 입력된 DC 전력은 노이즈 필터(26)를 통해 인버터 회로(20)에 공급된다.

인버터 회로(20)에 입력된 DC 전력은 인버터 회로(20)에 의해 상업용 전원(16)의 것과 실질적으로 동일한 주파수의 AC 전력으로 변환되고, 이 AC 전력은 출력된다. 이 때, 인버터 회로(20)는 펄스 폭 변조(PWM) 이론에 기초하여 DC 전력을 스위치하고, 상업용 전원(16)의 것과 실질적으로 동일한 주파수의 의사 사인파를 출력한다. 인버터 회로(20)로부터 출력된 AC 전력은 제어되어 그 전압은 상업용 전원(16)으로부터 공급된 전압보다 5 내지 10 볼트 높게 되고, 필터 회로(28), 노이즈 필터(29) 및 콘택터(30)를 통해 변환기없는 시스템에 의해 분기 회로(15)로 공급된다.

마이크로컴퓨터(22)에는 분리 증폭기에 의해 형성되어 인버터 회로(20)에 입력된 DC 전압을 검출하기 위한 입력-전압 검출 유닛(32), 전류 변환기(CT)에 의해 형성되어 DC 전류를 검출하기 위한 입력-전류 검출 유닛(34), 전류 변환기(CT)에 의해 형성되어 인버터 회로(20)로부터 출력된 AC 전류를 검출하기 위한 출력-전류 검출 유닛(38), 및 전위 변환기(PT)에 의해 상업용 전원(16)에서의 시스템 전압 및 전압 파형을 검출하기 위한 전압-파형 검출 유닛(40)이 접속된다.

입력-전압 검출 유닛(32) 및 입력-전류 검출 유닛(34)에 의해 검출된 DC 전력 및 전압-파형 검출 유닛(40)에 의해 검출된 전압에 기초하여, 마이크로컴퓨터(22)는 인버터 회로의 도시되지 않은 스위칭 소자를 구동하기 위한 스위칭 신호의 온-듀티비(on-duty ratio)를 제어한다.

그 결과, 인버터(14)는, 위상이 상업용 전원(16)의 위상과 매치되고, 주파수가 상업용 전원(16)의 주파수와 매치되고, 전압이 상업용 전원(16)의 전압보다 5 내지 10볼트 높은 AC 전력을 출력한다. 인버터로부터 출력된 AC 전력의 위상은 전압 파형 검출부(40)의 검출 파형으로부터 제로-크로스(zero-cross)를 결정하고 의사-사인파 파형의 제로-크로스에 상기 검출된 파형의 제로-크로스를 매칭시킴으로써 상업용 전원(16)의 위상에 매칭된다. 인버터 회로(20)로부터 출력된 AC 전력은 톱니파를 갖고, 필터 회로(28)가 인버터 회로(20)로부터의 출력 전압으로부터 하모닉 성분을 제거함에 따라 사인파의 AC 전력은 인버터(14)로부터 출력된다는 것을 유의해야 한다.

한편, 콘택터(30)는 마이크로컴퓨터(22)에 의해 제어되고, 마이크로컴퓨터(22)는 이 콘택터(30)에 의해 인버터(14) 및 상업용 전원(16) 사이의 접속 및 단절을 실행한다.

그 결과, 예를 들면, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력이 작고, 태양 전지 모듈에 의해 발생된 에너지가 작거나 어떠한 전력도 발생되지 않아 인버터(14)의 동작이 중지되는 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 상업용 전원(16)으로부터 인버터(14)를 단절시키고, 인버터(14)가 다시 동작하기 직전에 인버터(14) 및 상업용 전원(16)을 접속시킨다.

게다가, 전압-파형 검출 유닛(40)에 의해 검출된 전압 파형으로부터 상업용 전원(16)이 서비스 인터럽트 상태라고 결정될 때, 마이크로컴퓨터(22)는 인버터(14)의 독립적인 동작 등을 방지하기 위해 콘택터(30)에 의해 상업용 전원(16)으로부터 인버터(14)를 신속하게 단절시킨다. 또한, 마이크로컴퓨터(22)는 과전압(OVR), 저전압(UVR), 주파수 상승(OFR), 주파수 하강(UFR) 및 독립적인 동작으로부터의 인버터(14) 보호를 수행한다. 인버터(14)에 대하여, 종래에 공지된 구조 및 제어 방법이 적용될 수 있고, 그 상세한 설명은 본 실시예에서 생략될 것임을 유의해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전원 시스템(12)에서, 원격 제어기(50)(50A, 50B, 및 50C)는 각각 인버터(14)에 접속된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 원격 제어기(50)에는 마이크로컴퓨터를 갖는 제어 유닛(52), LCD 등을 사용하는 디스플레이 유닛(54), 및 전원 회로(56)가 제공된다. 디스플레이 유닛(54) 및 전원 회로(56)는 제어 유닛(52)에 접속된다. 또한, 원격 제어기(50)에는 설정 스위치 유닛(58) 및 통신 커넥터(60)가 제공되고 이들 유닛들은 제어 유닛(52)에 접속된다.

전원 회로(56)는 원격 제어기(50)가 상업용 전원(16)으로부터 공급된 전력에 의해 동작되도록, 도시되지 않은 백업용 배터리를 가지고, 상업용 전원(16)에 접속된다. 즉, 인버터(14)가 정지 상태에 있더라도 원격 제어기(50)가 동작 가능하도록 DC 전력이 DC 전원(1)으로부터 원격 제어기(50)에 입력되지 않는다.

인버터(14)의 마이크로컴퓨터(22)는 원격 제어기(50)의 통신 커넥터(60)에 접속된다. 결국, 원격 제어기(50)는 인버터(14)로부터의 출력 전력량의 적분과 같은 동작을 관리할 수 있다. 또한, 인버터(14)가 독립적인 동작의 정지로 인하여 동작을 멈추면, 이 정보는 마이크로컴퓨터(22)에서 원격 제어기(50)로 입력된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 원격 제어기(50)는 자석 스위치(18)를 온 및 오프 구동시키기 위한 구동 회로(62)에 접속된다.

자석 스위치(18)가 턴오프되면, DC 전력은 인버터(14)에 입력되지 않으므로, 인버터(14)는 정지하는 한편, 자석 스위치(18)가 DC 전력을 인버터(14)에 공급하도록 턴온되면, 인버터(14)의 동작은 가능해진다.

각각의 원격 제어기(50)는, 인버터(14)의 마이크로컴퓨터(22)에 대한 동작 정지를 명령하기 위한 제어 신호를 출력할 때 자석 스위치(18)를 턴오프시키고, 그 동작 시작을 명령하기 위한 신호를 출력할 때 자석 스위치(18)를 턴온시킨다. 마이크로컴퓨터(22)는 원격 제어기(50)로부터 마이크로컴퓨터(22)에 입력된 동작 명령(즉 시작 동작 명령 또는 정지 동작 명령)에 기초하여 자석 스위치(18)를 턴온 및 턴오프시킨다는 것을 유의해야 한다.

각각의 원격 제어기(50)의 통신 커넥터(60)는 통신선(64)에 의해 다른 원격 제어기에 접속된다. 이 때, 원격 제어기(50)는 예를 들어 루프를 형성하기 위해 독점 통신선에 의해 접속된다.

그 결과, 상호 접속된 인버터(14A, 14B, 및 14C)의 동작 상태에 대한 정보 교환이 원격 제어기(50A, 50B, 및 50C) 사이에서 가능해진다.

상술된 바와 같이 구성된 전원 시스템(12)에서, 제공된 구성은 인버터(14) 중 임의의 하나가 마스터 유닛으로서 기능하고, 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50)와 함께 슬레이브 유닛으로서 기능하는 다른 인버터(14)의 동작을 제어하는 것이다. 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛의 설정은 각각의 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)의 설정 스위치 유닛(58)에 제공된 도시되지 않은 딥 스위치에 의해 가능하지만, 본 실시예에서는, 마스터 유닛이 정해지지 않은 예에 대하여 설명될 것이다. 부수적으로, 딥 스위치는 원격 제어기(50)를 특정하기 위한 설정 어드레스용 스위치로서 사용된다.

마스터 유닛으로서 기능할 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는, 자석 스위치(18A, 18B 및 18C)가 인버터(14) 중 임의의 하나가 DC 전원(1)으로부터 공급된 전력에 의해 동작할 수 있도록 하기 위해 폐쇄된 상태로 설정된다. 그 다음, 태양 전지 모듈, 즉 DC 전원(1)이 발전하기 시작했을 때 처음 동작을 시작하는 인버터는 마스터 유닛으로 되고, 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛은, 상기 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)가 마스터 유닛임을 신호선을 통해 다른 원격 제어기에 알림으로써 결정된다.

다음에, 마스터 유닛으로 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 상기 마스터 유닛으로 설정된 인버터를 일정한 동작 상태로 설정하고, DC 전원(1)의 출력 전력의 증가 또는 감소에 대응하여 슬레이브 유닛으로서 설정된 인버터(14)를 동작시킨다.

또한, 설정 스위치 유닛(58)의 딥 스위치를 사용하지 않고 마스터 유닛으로서 최초 기능하는 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)를 설정하기 위해, 자석 스위치(18A, 18B 및 18C)는 인버터(14) 중 임의의 하나가 DC 전원(1)으로부터 공급된 전력에 의해 동작할 수 있도록 하기 위해 폐쇄되는 상태로 설정이 이루어진다. 다음에, 태양 전지 모듈, 즉 DC 전원(1)이 발전하기 시작했을 때 동작을 시작한 인버터(14)는 마스터 유닛으로서 설정된다.

이와 같이 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는, 다른 인버터(14)가 시작하지 않도록 나머지 인버터(14)를 슬레이브 유닛으로서 먼저 설정한다. 다음에, 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)를 일정한 동작 상태로 설정하고, DC 전원(1)에서의 출력 전력의 증가 또는 감소에 대응하여 슬레이브 유닛으로서 설정된 인버터(14)를 동작시킨다.

한편, 전원 시스템(12)에서 다음의 마스터 유닛으로서 설정될 인버터(14)는, 예를 들면 일일 가동 정지 시에 인버터(14A 내지 14C)의 출력 전력의 적분값(출력 전력량) 및 동작 시간의 적분값과 같은 동작에 관한 정보에 기초하여 설정되므로, 출력 전력량과 동작 시간의 적분값은 인버터(14A 내지 14C) 간에 동등해질 것이다.

즉, 출력 전력량 또는 동작 시간이 최소인 인버터(14)가 다음의 마스터 유닛으로서 설정될 인버터(14)로서 사용된다.

이러한 이유로, 슬레이브 유닛으로서 설정된 인버터(14)가 정지될 때, 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 이 인버터(14)의 출력 전력의 적분값(출력 전력량)을 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)에 출력한다.

DC 전원(1)으로부터의 DC 전력이 정지될 때, 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 자신에게 접속되어 있는 인버터(14)를 동작 정지시키고, 이 인버터(14)의 출력 전력량을 계산한다. 다음에, 각각의 인버터(14)의 출력 전력량 간의 비교가 이루어지고, 출력 전력량이 최소값인 인버터(14)는 다음의 마스터 유닛으로서 설정되므로 처리는 종료된다.

다음의 마스터 유닛을 설정하는 방법으로서는, 마스터 유닛이 난수를 랜덤하게 사용함으로써 설정되도록 하는 구성이 제공될 수 있다는 것을 알아야 한다.

그 결과, 전원 시스템(12)이 다음에 시작될 때, 마스터 유닛으로 새롭게 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 인버터(14)의 동작을 제어한다.

마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)는 입력된 DC 전력의 증가 및 감소에 따라 최대 출력을 끄집어내기 위한 최대 전력점 트래킹(MPPT) 제어를 수행한다. 또한, 슬레이브 유닛으로서 설정된 인버터(14)는 최대 출력을 일정하게 얻기 위한 일정-레벨 에너지 제어가 행해진다. 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)의 원격 제어기(50)는 슬레이브 인버터(14)를 동작시키고 DC 전원(1) 출력의 증가 및 감소에 대응하여 자석 스위치(18)를 개방 및 폐쇄시키므로, 슬레이브 인버터(14)는 일정-레벨 에너지 제어가 행해진다.

이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 인버터(14)에는, 자석 스위치(18)가 턴온될 때 인버터(14)의 DC측상에 제공된 대용량 콘덴서의 충전으로 인해 DC 전원(1) 전압의 과도 변화를 방지하기 위해 (도2에 도시되지 않은) 충전-전류 억제 회로(66)가 제공된다.

또한, 전원 시스템(12)에 따르면, 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 각각의 인버터(14)에 의해 각각 수행된 상호접속된 보호로 인해 발생하는 간섭 및 오동작을 방지하기 위해 과전압(OVR), 저전압(UVR), 주파수 하강(UFR) 및 주파수 상승(OFR)에 대한 상호접속되는 보호 이외에도 독립적인 동작의 방지를 일체로 수행한다.

이 전원 시스템(12)에서, 먼저, 인버터(14)의 마스터 유닛의 설정이 수행된다. 마스터 유닛 설정시, 어드레스는 각각의 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)에 제공된 설정 스위치 유닛(58)의 딥 스위치에 의해 설정된다. 하나의 마스터 유닛이 초기값으로서 설정될 수 있다는 것을 알아야 한다.

또한, 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛이 자동 설정될 때, 자석 스위치(18A 내지 18C)는, DC 전원(1)의 출력이 정지된 상태에서 턴온되므로, 인버터(14)는 동작가능하다. 이 상태에서, DC 전원(1)이 일출시 DC 전력을 출력하기 시작하면, 예를 들면 인버터(14A 내지 14C)는 약간의 시간 경과에 의해 동작을 시작한다. 이 때, 임의의 인버터(14)가 동작하기 시작할 때, 동작 시작을 나타내는 신호는 원격 제어기(50)에 출력된다.

처음 동작하기 시작한 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는, 다른 인버터(14)가 시작하지 않도록 다른 원격 제어기(50)에 제어 신호를 출력한다. 그 결과, 먼저 동작하기 시작한 인버터(14)는 마스터 유닛이 되고, 다른 인버터(14)는 슬레이브 유닛으로서 설정된다.

마스터 유닛 및 슬레이브 유닛의 설정이 인버터(14A 내지 14C)에 접속된 원격 제어기(15A 내지 15C) 간에 완료될 때, 인버터(14A 내지 14C)의 동작은 DC 전원(1)으로부터 출력된 DC 전력에 대응하여 제어된다.

도 4에 도시된 플로우 차트는 마스터 유닛으로 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)에 의해 인버터(14A 내지 14C) 제어의 윤곽을 도시한다.

지금부터 도 4를 참조하여, 원격 제어기(50A)에 접속된 인버터(14A) 가 마스터 유닛으로서 설정되고 인버터(14A, 14B 및 14C)의 출력 전력량, a0 kWh, b0 kWh, 및 c0 kWh는 a0＜b0＜c0이라는 가정하에 설명될 것이다. 그 결과, 인버터(14A)에 접속된 원격 제어기(50A)는 DC 전원(1)에 의해 출력된 DC 전력(출력 전력 Q)이 증가함에 따라 인버터(14B 및 14C)를 연속해서 시작하고, 출력 전력 Q이 감소함에 따라 인버터(14C 및 14B)를 연속해서 차단하는 방식으로 제어를 수행한다. 이하, 인버터(14A)를 "마스터 유닛"으로서 참조하고 인버터(14B 및 14C)를 "슬레이브 유닛"으로서 각각 참조하여 설명이 이루어질 것이고, 플로우 차트의 단계는 번호로 표시될 것이다.

마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)는 동작가능한 상태로 마스터 유닛을 설정하기 위해 자석 스위치(18A)를 턴온시킨다(단계 200). 그 결과, DC 전원(1)이 일출시 DC 전력을 출력하기 시작할 때, 마스터 유닛은 AC 전력을 출력하도록 동작한다.

마스터 유닛이 동작 시작을 확인한 경우(단계 202에서 예(YES)인 경우), 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)는 마스터 유닛의 입력 전력, 즉 출력 전력 Q를 판독한다(단계 204). 그 다음, 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)는, 출력 전력 Q가 다음의 슬레이브 유닛 b 역시 동작될 수 있는 전력 Q1에 도달하는지(단계 206) 또는 DC 전원(1)이 정지하고 DC 전력이 출력되는 것을 중지하는지의 여부(단계 208)를 확인한다.

DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q가 증가하여 슬레이브 유닛 b 역시 동작될 수 있는 전력 Q1에 도달하면(단계 206에서 예이면), 슬레이브 유닛에 접속된 원격 제어기(50B)는 턴온된다(단계 210). 턴온시, 슬레이브 유닛 b에 접속된 원격 제어기(50B)는, 슬레이브 유닛 b가 동작 시작하도록 자석 스위치(18B)를 턴온시킨다.

그 결과, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 전원 시스템(12)에서, 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 b는 DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q를 AC 전력으로 변환한다. 도 4에 도시된 플로우 차트에서, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q는 판독되고(단계 212), 이 출력 전력 Q가 다음의 슬레이브 유닛 c 역시 동작될 수 있는 Q2에 도달하는지(단계 214), 또는 출력 전력 Q가 슬레이브 유닛 b가 차단되는 전력 Q1로 떨어지는지(단계 216)에 대한 확인이 행해진다.

여기서, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q가 슬레이브 유닛 c가 동작될 수 있는 전력 Q2에 도달하면(단계 214에서 예이면), 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50C)는 턴온된다(단계 218). 턴온시, 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50C)는 슬레이브 유닛 c가 동작 시작하도록 자석 스위치(18C)를 턴온시킨다.

그 결과, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 전원 시스템(12)에서, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q는 AC 전력으로 변환되고, 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 b 및 c에 의해 출력된다.

다음에, 도 4에 도시된 플로우 차트에서, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q는 판독되고(단계 220), 이 출력 전력 Q가 슬레이브 유닛 c 역시 동작될 수 있는 전력인 Q2 이하로 떨어지는지에 대한 확인이 행해지고(단계 222), 출력 전력 Q가 슬레이브 유닛 c가 동작될 수 있는 전력 이하로 떨어지면(단계 222에서 예이면), 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50c)는 턴오프된다(단계 224).

턴오프시, 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50C)는 슬레이브 유닛 c를 정지시키기 위해 자석 스위치(18C)를 턴오프시킨다. 다음에, 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50C)는 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)에, 슬레이브 유닛 c로부터 출력된 출력 전력량을 출력한다.

그 결과, 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)는 정지된 슬레이브 유닛 c에 접속된 원격 제어기(50C)로부터 출력된 슬레이브 유닛 c로부터 출력 전력량을 판독하고(단계 226), 루틴은 단계 212로 복귀한다.

또한, DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q가 더욱 떨어지고, 슬레이브 유닛 b가 동작될 수 있는 전력인 Q1 이하로 떨어지면(단계 216에서 예이면), 슬레이브 유닛 b에 접속된 원격 제어기(50B) 역시 턴오프된다(단계 228).

턴오프시, 슬레이브 유닛 b에 접속된 원격 제어기(50B)는 슬레이브 유닛 b를 정지시키도록 자석 스위치(18B)를 턴오프시키고, 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기(50A)에, 슬레이브 유닛 b로부터의 출력 전력량을 출력한다.

그 결과, 마스터 유닛은 정지된 슬레이브 유닛 b에 접속된 원격 제어기(50B)로부터 출력된 슬레이브 유닛 b로부터 출력 전력량을 판독하고(단계 230), DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q를 계속해서 확인한다(단계 204 내지 208).

이와 같이 DC 전원(1)으로부터의 출력 전력 Q가 점차 감소하고 DC 전원(1)이 정지하면(단계 208에서 예이면), 자석 스위치(18A)는 마스터 유닛을 정지하도록 턴오프된다(단계 232). 다음에, 마스터 유닛으로부터의 출력 전력량은 마스터 유닛의 마이크로컴퓨터(22)로부터 판독되며(단계 234), 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛(b 및 c)의 출력 전력량 간의 비교가 행해지고(단계 236), 다음의 마스터 유닛 및 다음의 마스터 유닛에 접속된 원격 제어기의 시작 순서가 설정된다(단계 238).

즉, 인버터(14A, 14B, 및 14C)의 출력 전력량 a1, b1, 및 c1은 출력 전력량이 최소값인 인버터(14B)는 다음의 마스터 유닛으로서 설정되고, 인버터(14A 및 14C)는 슬레이브 유닛으로서 설정된다. 또한, 인버터(14C)로부터의 출력 전력량이 인버터(14A)로부터의 것보다 작기 때문에, 인버터(14C)가 인버터(14A)보다 먼저 시작되도록 하는 설정이 수행되고, 이 설정 결과는 다음의 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14B)에 접속된 원격 제어기(50B)에 출력된다.

따라서, 다음의 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14B)에 접속된 원격 제어기(50B)는 인버터(14B)가 동작될 수 있는 상태로 인버터(14B)를 설정하기 위해 자석 스위치(18B)를 턴온시킴으로써 대기 상태로 설정된다.

상술된 방식으로 마스터 유닛과 슬레이브 유닛, 및 슬레이브 유닛의 시작 순서를 설정함으로써, 복수의 인버터(14)의 출력 전력량은 실질적으로 동일해질 수 있다. 또한, 동작 시간에 기초하여 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛을 설정함으로써, 동작 시간은 복수의 인버터(14) 간에 실질적으로 동일해질 수 있으므로, 전원 시스템(12)의 서비스 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

특히, 전해 콘덴서와 같은 전자 부품 및 인버터(14)에 제공된 냉각 팬의 서 비스 수명은 인버터(14)의 동작 시간에 크게 영향을 받는다. 그러나, 이 동작 시간을 거의 동일하게 함으로써, 연장된 기간에 걸쳐 안정한 동작이 가능해진다.

상술된 구조에서, 여러 관련사항들이 인버터의 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 사이의 관계로서 제공될 수 있고, 인버터(14)로부터의 AC 출력 전력량의 증가 또는 감소는 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛의 시작 또는 정지를 결정하는데 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

또한, 임의의 인버터(14)가 유효하지 않은 경우, 이 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)를 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛의 설정에서 제외함으로써 인버터(14)는 자석 스위치(18)에 의해 DC 전원(1)으로부터 차단될 수 있다. 그 결과, 유효하지 않은 인버터(14)가 동작하지 않도록 하는 시스템 상호접속이 가능해지고, 유효한 인버터(14)가 사용된다.

이 때, 인버터(14)가 유효하지 않다는 사실이 유효하지 않은 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)의 디스플레이 유닛(54)상에 디스플레이되면, 전원 시스템(12)에서 유효하지 않은 인버터(14)의 유무를 명확하게 결정할 수 있다.

한편, 전원 시스템(12)에서, MPPT 제어는 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 의해서만 수행되고, 슬레이브 유닛으로서 설정된 인버터(14)는 일정-레벨 에너지 제어가 일정하게 수행된다.

즉, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 인버터(14B)는 동작 시간 t2 내지 t5의 범위에서 일정-레벨 에너지 제어가 일정하게 수행되는 한편, 인버터(14C)는 동작 시간 t3 내지 t4의 범위에서 일정-레벨 에너지 제어가 수행되므로, 4Kw의 AC 전력, 즉 정격 출력을 각각 출력한다.

반대로, 인버터(14A)는 DC 전력이 DC 전원(1)으로부터 출력되는 동안 시간 t1 내지 t6의 범위에서 MPPT 제어에 의해 일정하게 출력 전력 Q의 증가 또는 감소에 대응하여 최대 전력을 출력하는 방식으로 동작한다.

그 결과, 복수의 인버터(14)가 MPPT 제어를 수행함에 따라, 하나의 인버터(14)로부터의 출력 전력의 증가 또는 감소는 다른 인버터(14)의 동작에 영향을 미치지 않을 수 있게 되고, 복수의 인버터(14)가 사용되더라도, 전원 시스템(12)은 안정하게 동작될 수 있다.

한편, 복수의 인버터(14)가 각각 보호 동작을 수행하면, 동작은 검출 타이밍 등의 오프셋으로 인해 복수의 인버터(14) 사이에서 불균일해진다. 그러므로, 하나의 인버터(14)의 보호 동작이 다른 인버터(14)의 보호 동작에 영향을 미치는 경우가 있으므로, 적절한 보호를 불가능하게 한다.

반대로, 전원 시스템(12)에서, 과전압, 저전압, 주파수 상승 및 주파수 하강 이외에도 독립적인 동작은 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)에 의해 모니터링되고, 복수의 인버터(14)는 이 모니터링 결과에 기초하여 함께 보호된다. 그 결과, 복수의 인버터(14)의 보호는 고속이고 신뢰성있게 수행될 수 있다.

게다가, AC 전력이 인버터(14)로부터 상업용 전원(16)에 공급되는 경우에, AC 전력은 반대로 인버터(14)에서 상업용 전원(16)으로 흐른다. 이 반대의 흐름은 상업용 전원(16)에서 전압 상승을 야기할 수 있다. 이 때, 전원 시스템(12)에서, 마스터 유닛으로서 설정된 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 먼저 슬레이브 유닛(14)의 출력을 연속해서 제어하고, 끝으로 마스터 인버터(14)의 출력을 제어한다.

따라서, 전원 시스템(12)에서, 복수의 인버터(14)가 병렬 접속될 때, 마스터 유닛이 될 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)가 설정되고, 마스터 인버터(14)에 접속된 원격 제어기(50)는 복수의 인버터(14)를 일체로 제어하므로, 그 동작의 변화를 유발시키지 않고 인버터(14)를 동작시킬 수 있게 된다.

또한, 시스템 구성면에서, 본 발명은 DC 전원(1)의 최대 출력 전력이 12Kw인 상술된 시스템에 한정되지 않고, 본 발명은 11kW, 13kW, 14kW, 및 15kW와 같은 다른 출력의 시스템에 적용가능하다는 것은 당연하다.

슬레이브 유닛을 동작시키기 위한 제어의 다른 예로서는, 먼저 DC 전원(1)으로부터 출력된 DC 전력은, 예를 들면 수 ms 내지 수십 ms의 샘플링 주파수로 샘플링된다.

다음에, 최종 몇 시간 동안에 샘플된 DC 전원의 제1 차이가 결정되고, 이들 결과로부터 DC 전력의 증가 및 감소가 그래프화되는 경우에, 그래프의 기울기가 증가 또는 감소한다고 결정된다. 여기서, 제1 차이의 결과를 사용함으로써, 구름 또는 돌풍으로 인한 순간적인 흐림과 같은 날씨의 순간 변화를 수반하는 출력 전력의 순간적인 증가 또는 감소의 효과를 억제할 수 있다.

다음에, 제1 차이가 증가하면, 동작될 인버터의 개수가 증가될 필요가 있다고 결정된다. 보다 상세하게는, 이러한 결정은 상술된 제1 차이로부터 다음의 샘플링 동안에 DC 전력을 추정함으로써 행해지고, 이 추정값이 현재 동작하고 있는 인버터에 의해 조작될 수 있는 DC 전력을 초과하면 인버터의 개수가 증가될 필요가 있다고 결정된다.

예를 들면, 현재의 950W의 출력 전력으로 동작하는 인버터의 개수가 2인 경우, 상술된 제1 차이로부터 다음의 샘플링 동안의 출력 전력이 1050W로 추정되면, 두개의 500W-호환가능한 인버터가 이러한 상황을 조작할 수 없기 때문에 개수가 하나씩 증가될 필요가 있다고 결정된다. 또한, 다음의 샘플링 동안의 출력 전력이 980W로 추정되면, 이 상황이 두개의 인버터에 의해 조작될 수 있기 때문에 인버터의 개수를 증가시킬 필요가 없다고 결정된다.

다음에, 동작중인 인버터의 개수를 증가시킬 필요가 있다면, 동작 시작할 인버터는 현재 동작하지 않는 인버터의 리스트로부터 난수에 의해 선택된다.

이는 루틴을 완료하고, 동일한 루틴이 제1 단계부터 다시 반복된다. 루틴은 또한 동작 인버터의 개수를 증가시킬 필요가 없는 경우에 제1 단계로 복귀한다는 것을 알아야 한다.

한편, 최종 몇 분 동안의 DC 전력의 제1 차이가 증가하지 않는 경우, 동작 인버터의 개수가 감소될 필요가 있는지에 대한 결정이 행해진다. 이 결정에서, 상술된 바와 같은 방식으로, 다음의 샘플링 동안의 DC 전력은 상술된 제1 차이로부터 추정되고, 현재의 개수보다 적은 수의 인버터로 동작이 가능하다고 추정값이 나오면 인버터의 개수는 감소될 필요가 있다고 결정된다.

예를 들면, 현재의 1050W의 출력 전력으로 동작중인 인버터의 개수가 3개인 경우, 상술된 제1 차이로부터 다음의 샘플링 동안의 출력 전력이 980W로 추정되면, 두개의 500W-호환가능한 인버터가 이러한 상황을 조작할 수 있기 때문에 그 수는 1만큼 감소되어야 한다고 결정된다. 또한, 다음의 샘플링 동안의 출력 전력이 1020W로 추정되면, 세 개의 인버터가 필요하기 때문에 인버터의 개수를 감소시킬 필요가 없다고 결정된다.

그 다음, 동작중인 인버터의 개수를 감소시킬 필요가 있다면, 정지될 인버터는 현재 동작중인 인버터의 리스트로부터 난수에 의해 선택된다.

이는 루틴을 완료하고, 동일한 루틴이 제1 단계부터 다시 반복된다. 또한, 루틴은 동작 인버터의 개수를 감소시킬 필요가 없는 경우에도 제1 단계로 복귀한다는 것을 유의해야 한다.
제어 방법은 상술한 방법에 한정되지 않고, 동작될 유닛의 수는 DC 전력의 증가 또는 감소값에 기초하여 또는 DC 전력의 증가 또는 감소값에 기초한 퍼지 추정(fuzzy inference)을 이용하여 제어될 수 있다. 대안적으로, 동작될 유닛의 개수는 DC 전력과 설정값을 단순 비교하여 제어될 수 있다.
또한, 본 발명은 단상 DC/AC 변환기 및 3상 DC/AC 변환기 뿐만 아니라, 임의의 형태의 DC/AC 변환기에도 적용가능하다.
본 실시예는 설명을 위한 것이며 본 발명의 구성을 한정하기 위한 것이 아님을 유의해야 한다. 본 발명은 복수의 인버터가 병렬 접속되는 다양한 구성의 병렬-접속 시스템에 적용가능하다.

상술된 본 발명의 특징에 따르면, 복수의 인버터 중에서 마스터 유닛으로 설정된 하나의 인버터는 나머지 인버터의 동작을 제어하며, 그 순서는 상기 DC 전원의 전기 에너지의 증가 또는 감소, 또는 상기 인버터로부터 출력된 AC 전력량의 증가 또는 감소에 기초하여 소정의 규칙에 따라 설정된다.

또한, 본 발명의 이 특징에서, 발생기의 동작이 중지될 때, 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안 사용될 마스터 유닛을 설정한다. 이러한 설정은 상기 인버터의 동작 시간 또는 그 출력 전력량의 적분값에 기초하여 수행될 수 있다.

또한, 다음에 동작될 슬레이브 유닛의 순서는 난수를 사용함으로써 랜덤하게 설정될 수 있다.

Claims

발전 에너지가 증가 또는 감소하는 DC 전원과 병렬 접속되어, 상기 DC 전원으로부터 출력된 전기를 주파수 및 전압 제어된 AC 전력으로 변환하고 상기 AC 전력을 시스템으로 출력하는 복수의 인버터들을 갖는 전원 시스템에 대한 동작 방법으로서,

(a) 상기 인버터들 중 하나를 마스터(master) 유닛으로 그리고 그외의 인버터들을 상기 마스터 유닛이 제어하는 슬레이브(slave) 유닛으로 기능하도록 설정하는 단계; 및

(b) 상기 복수의 인버터들 각각에 1대씩 제공된 제어기를 통해 상기 DC 전원으로부터의 전기 에너지의 증가 또는 감소, 및 상기 인버터들로부터 출력된 AC 전력의 증가 또는 감소 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 마스터 유닛이 상기 슬레이브 유닛을 제어하게 하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 제1 단계에서 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 모든 인버터들 중에서 최소량의 AC 전력 또는 최단 동작 시간을 갖는 인버터를 다음 동작 시작시 사용될 마스터 유닛으로 설정하고, 나머지 인버터들을 슬레이브 유닛으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 제1 단계에서 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 최소량의 출력 AC 전력 또는 최단 동작 시간을 갖는 슬레이브 유닛부터 오름 차순으로 슬레이브 유닛을 정렬하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제3항에 있어서, 제1 단계에서 상기 슬레이브 유닛의 순서는 난수를 사용함으로써 랜덤하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 상기 원격 제어기가 신호를 서로 송수신할 수 있도록 상기 원격 제어기를 상호접속시키는 단계를 더 포함하며, 상기 인버터의 동작은 제2 단계에서 상기 원격 제어기를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 제2 단계에서, 상기 마스터 유닛은 상기 DC 전원으로부터 출력된 전력량에 따라 상기 슬레이브 유닛을 동작시키는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 제2 단계에서, 동작할 슬레이브 유닛의 수는, 상기 DC 전원으로부터 출력된 전력의 제1 차이에 의해 추정되는 DC 전력이 증가 또는 감소하는지에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단계들 중 적어도 하나의 단계에서, 유효하지 않은 인버터는 동작 대상에서 제외되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템 동작 방법.
DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 시스템에 있어서,

(a) DC 전력을 수신하고 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 각각 적응된 복수의 인버터들; 및

(b) 상기 인버터들 각각에 1대씩 접속되고 가용한 DC 전력에 기초하여 상기 인버터들의 동작을 제어하는 제어기

를 포함하며,

상기 제어기는, 충분한 DC 전력이 가용하면 보다 많은 인버터들을 동작시키고, DC 전력이 불충분하면 보다 적은 인버터들을 동작시키며,

상기 제어기는 상기 인버터들 중 상기 임의의 하나로부터 출력된 AC 전력량이 DC 전원으로부터 출력된 전력량의 증가 또는 감소에 대응하여 증가 또는 감소하도록 상기 인버터들 중 임의의 하나를 동작시키고,

상기 제어기는 소정의 표준값으로 상기 인버터들 중 나머지 인버터들을 동작시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 인버터들 각각의 내부에 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 인버터들 각각의 외부에 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 인버터들 중 상기 임의의 하나는 상기 인버터들 중 상기 임의의 하나에 입력된 DC 전력의 증가 또는 감소에 따라 최대 전력점 트래킹 제어를 수행하고, 상기 인버터들 중 나머지 인버터들은 최대 출력을 일정하게 얻기 위한 일정-레벨 에너지 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
발전 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 시스템에 있어서,

상업용 전원에 대한 시스템 상호접속 보호를 수행하기 위한 보호 수단이 각각 제공된 복수의 인버터가 병렬 접속되고, 발생기에 의해 발생된 전력은 상업용 전원에 대응하는 전력으로 변환되어 상기 발전 전력량에 기초하여 개수가 결정되는 복수의 인버터로부터 출력되며,

상기 인버터들 중 적어도 두개가 동작 중일 때, 상기 복수의 인버터들 중 어느 하나에 제공된 보호 수단이 해당 인버터뿐만 아니라, 상기 다른 복수의 인버터들에 대해서도 보호 동작을 수행하도록 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 복수의 인버터들의 각 인버터에 상기 제어기가 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제어기는 하나의 마스터 유닛을 설정하고, 상기 복수의 인버터의 시스템 상호접속 보호는 상기 마스터 유닛의 상기 보호 수단에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 복수의 인버터에 각각 접속된 원격 제어기 및 상기 원격 제어기를 서로 접속시키기 위한 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제어기는 상기 복수의 인버터에 각각 접속된 원격 제어기 및 상기 원격 제어기를 서로 접속시키기 위한 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 발생기의 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 상기 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안 사용될 마스터 유닛을 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제13항에 있어서, 상기 발생기의 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 상기 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안 사용될 마스터 유닛을 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제9항에 있어서, 상기 발생기의 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 상기 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안 사용될 마스터 유닛으로서 상기 마스터 인버터를 포함하는 상기 인버터들 중에서 최소량의 출력 전력 또는 최단 동작 시간을 갖는 인버터를 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.
제13항에 있어서, 상기 발생기의 동작이 중지될 때, 상기 마스터 유닛은 상기 발생기가 다음 동작을 시작하는 동안 사용될 마스터 유닛으로서 상기 마스터 인버터를 포함하는 상기 인버터들 중에서 최소량의 출력 전력 또는 최단 동작 시간을 갖는 인버터를 설정하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 시스템.