KR101147206B1 - 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기 - Google Patents

계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기 Download PDF

Info

Publication number
KR101147206B1
KR101147206B1 KR1020100097368A KR20100097368A KR101147206B1 KR 101147206 B1 KR101147206 B1 KR 101147206B1 KR 1020100097368 A KR1020100097368 A KR 1020100097368A KR 20100097368 A KR20100097368 A KR 20100097368A KR 101147206 B1 KR101147206 B1 KR 101147206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
bit stream
serial bit
path
ground
Prior art date
Application number
KR1020100097368A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120035687A (ko
Inventor
김성중
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020100097368A priority Critical patent/KR101147206B1/ko
Priority to US13/071,370 priority patent/US8532833B2/en
Publication of KR20120035687A publication Critical patent/KR20120035687A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101147206B1 publication Critical patent/KR101147206B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00034—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving an electric power substation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14—Energy storage units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/124—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

계통 연계형 전력 저장 시스템을 제어하는 통합 제어기는 복수의 외부 장치로 송신될 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 복원하며, 직렬 비트 스트림의 통신경로를 지시하는 경로 제어신호를 출력하는 제어부, 및 경로 제어신호에 따라 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하고, 전환된 통신경로를 통하여 직렬 비트 스트림을 송수신하는 통신부를 포함한다. 계통 연계형 전력 저장 시스템에서 다수의 외부 장치와의 데이터 송수신을 위한 아이솔레이터, 인터페이스를 하나로 줄여서 통합 제어기의 구성을 간단히 할 수 있고, 통합 제어기의 크기 및 생산 비용을 줄일 수 있다.

Description

계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기{Grid connected power storage system and integration controller thereof}
본 발명은 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로의 구성을 간단히 할 수 있는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기에 관한 것이다.
최근 유럽 연합에서는 전체 발전원 중 신재생 에너지의 비중을 2020년까지 20%, 2050년까지 50%로 늘려가는 계획을 확정하였다. 미국도 신재생 에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standards, RPS)를 시행할 예정이다. 이와 같이, 신재생 에너지가 전체 발전원의 5%도 되지 않는 현재 상황과 향후 30~40%까지 증가하는 상황에서 전력 시스템은 새로운 변화를 준비하여야 한다.
신재생 에너지는 발전량을 조절하는 것이 쉽지 않다. 신재생 에너지의 발전량은 태양광, 풍력, 파력 등의 자연 조건에 따라 달라지기 때문이다. 이러한 신재생 에너지의 변동성에 의해 발생될 수 있는 전력 시스템의 전력 품질 저하, 생산과 소비 시점의 불일치 등을 극복할 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 전력 품질은 전압과 주파수로 평가되는데, 신재생 에너지의 수급량이 실시간으로 일치하지 않게 되면 전압과 주파수에 이상이 발생하여 전체 전력 시스템의 전력 품질을 저하시킬 수 있기 때문이다.
신재생 에너지의 변동성을 관리할 수 있는 대안으로 전력 저장 시스템이 주목받고 있다. 전력 저장 시스템은 신재생 에너지의 발전량이 많을 때 전기를 충전하고, 소비량이 많을 때 전기를 방전함으로써 수요와 공급을 효율적으로 조절할 수 있기 때문이다.
전력 저장 기술에는 양수 발전, CAES(Compressed Air Energy Storage), 플라이휠(Flywheel), 초전도 전력 저장(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES), 2차 전지 등이 있다. 양수 발전은 댐을 만들어 전기가 남을 때 물을 퍼 올리고, 전기가 모자라면 물을 방류하여 터빈을 돌림으로써 전기를 생산하는 방식이다. CAES는 지하나 바다 속에 공기를 압축해두었다가 필요할 때 공기를 방출시켜 전기를 생산하는 방식이다. 플라이휠은 전기가 남을 때 팽이를 회전시키고, 전기가 모자라면 돌고 있는 팽이로 발전기를 돌려 전기를 생산하는 방식이다. 초전도 전력 저장은 저항이 0인 초전도 코일에 전류를 저장하는 원리를 이용하는 방식이다. 2차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 정전시 임시로 전기를 공급하는 무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply, UPS)로 사용되어 왔으나, 최근에는 신재생 에너지의 보조전원으로 주목받고 있다.
전력 저장 시스템은 신재생 에너지의 발전 전력을 2차 전지에 저장할 뿐만 아니라, 상용 계통과 연계하여 상용 계통의 전력을 2차 전지에 저장하여 사용할 수 있으며, 2차 전지에 저장된 전력을 상용 계통에 공급하거나 신재생 에너지의 발전 전력을 상용 계통에 공급할 수 있다. 이러한 전력 저장 시스템은 대형 건물이나 공장 시설 등뿐만 아니라 개인 주택 등에도 설치될 수 있다. 전력 저장 시스템은 사용자가 운전 상태를 모니터링하고 운전 상태를 관리할 수 있어야 한다. 이를 위해, 전력 저장 시스템은 사용자가 이용할 수 있는 외부 장치와 데이터를 송수신할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 장치와의 데이터를 송수신할 수 있는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템을 제어하는 통합 제어기는 복수의 외부 장치로 송신될 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 변환하며, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로를 지시하는 경로 제어신호를 출력하는 제어부, 및 상기 경로 제어신호에 따라 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하고, 상기 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신하는 통신부를 포함한다.
상기 제어부와 상기 통신부를 전기적으로 분리하는 아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 제1 전력 전원 및 제1 접지를 사용하고, 상기 통신부는 제2 전력 전원 및 제2 접지를 사용할 수 있다.
상기 통신부는 상기 복수의 외부 장치 각각에 연결되는 복수의 커넥터, 상기 복수의 커넥터 각각과 통신경로 및 접지경로로 연결되고, 상기 경로 제어신호에 따라 상기 복수의 커넥터 각각과 연결되는 통신경로 및 접지경로를 전환하는 스위칭부, 및 상기 스위칭부에 의해 연결된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 통신경로가 연결된 커넥터는 상기 접지경로를 통하여 상기 제2 접지에 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부는 RS-232 규격에 따라 상기 직렬 비트 스트림을 송신할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 외부 장치 각각에 대응하는 병렬 데이터를 처리하는 CPU, 및 상기 복수의 외부 장치로 송신되는 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 복원하는 UART 제어부를 포함할 수 있다.
상기 UART 제어부는 상기 복수의 커넥터의 수에 대응하는 복수개로 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템은 발전 시스템에서 생산되는 제1 전력을 직류의 제2 전력으로 변환하는 제1 전력 변환부, 상기 제2 전력과 상용 계통의 교류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 제2 전력 변환부, 상기 제2 전력과 전력 저장장치의 직류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 제3 전력 변환부, 상기 제1 전력 변환부, 상기 제2 전력 변환부 및 상기 제3 전력 변환부를 제어하는 통합 제어기를 포함하고, 상기 통합 제어기는 복수의 외부 장치로 송신될 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 변환하며, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하여 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신한다.
상기 통합 제어기는 상기 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로를 지시하는 경로 제어신호를 출력하는 제어부, 및 상기 경로 제어신호에 따라 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하고, 상기 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 제1 전력 전원 및 제1 접지를 사용하고, 상기 통신부는 제2 전력 전원 및 제2 접지를 사용할 수 있다.
상기 통합 제어기는 상기 제어부와 상기 통신부를 전기적으로 분리하는 아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부는 상기 복수의 외부 장치 각각에 연결되는 복수의 커넥터, 상기 복수의 커넥터 각각과 통신경로 및 접지경로로 연결되고, 상기 경로 제어신호에 따라 상기 복수의 커넥터 각각과 연결되는 통신경로 및 접지경로를 전환하는 스위칭부, 및 상기 스위칭부에 의해 연결된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 인터페이스부를 포함할 수 있다.
상기 통신경로가 연결된 커넥터는 상기 접지경로를 통하여 상기 제2 접지에 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부는 RS-232 규격에 따라 상기 직렬 비트 스트림을 송신할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 외부 장치 각각에 대응하는 병렬 데이터를 처리하는 CPU, 및 상기 복수의 외부 장치로 송신되는 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 복원하는 UART 제어부를 포함할 수 있다.
상기 UART 제어부는 상기 복수의 커넥터의 수에 대응하는 복수개로 마련될 수 있다.
계통 연계형 전력 저장 시스템에서 다수의 외부 장치와의 데이터 송수신을 위한 아이솔레이터, 인터페이스를 하나로 줄여서 통합 제어기의 구성을 간단히 할 수 있고, 통합 제어기의 크기 및 생산 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템에서 신호의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템의 통합 제어기의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)은 전력 관리 시스템(110) 및 전력 저장장치(120)를 포함한다.
계통 연계형 전력 저장 시스템(100)은 발전 시스템(130), 상용 계통(140) 및 부하(150)와 연결된다.
발전 시스템(130)은 태양광, 풍력, 파력, 조력, 지열 등의 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 시스템을 포함한다. 예를 들어, 태양광 발전 시스템은 태양광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 태양 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 태양전지 모듈을 포함한다.
상용 계통(140)은 화력, 수력, 원자력 발전 등을 통해 전력을 생산하는 발전소, 생산된 전력을 송전선로나 배전선로를 통하여 보내기 위해 전압이나 전류의 성질을 바꾸는 변전소나 송전소 등을 포함한다.
부하(150)는 전력을 소비하는 각종 전기 구동 장치 등을 의미한다. 예를 들어, 가정의 가전기기나 공장의 생산설비 등을 의미한다.
전력 관리 시스템(110)은 발전 시스템(130)의 전력, 상용 계통(140)의 전력, 전력 저장장치(120)의 전력 등의 전력 계통을 연계하는 시스템이다. 전력 관리 시스템(110)은 전력 저장장치(120)를 이용하여 전력 계통의 생산 및 소비의 시간적 불일치를 관리할 수 있다.
전력 저장장치(120)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 포함한다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 있다. 전력 저장장치(120)는 복수의 2차 전지가 병렬 또는 직렬로 연결된 대용량 저장장치일 수 있다.
한편, 2차 전지의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 전력 저장장치(120) 또는 전력 관리 시스템(110)에 포함될 수 있다. BMS는 2차 전지의 전압, 전류, 온도를 검출하고 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC) 및 수명(State of Health, 이하 SOH)을 모니터링함으로써, 2차 전지의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등으로부터 2차 전지를 보호하고 셀 밸런싱을 통하여 2차 전지의 효율을 향상시킨다.
전력 관리 시스템(110)은 제1 전력 변환부(111), 제2 전력 변환부(112), 제3 전력 변환부(113), 제1 스위치(116), 제2 스위치(117), DC 링크부(118) 및 통합 제어기(200)를 포함한다.
제1 전력 변환부(111)는 발전 시스템(130)에 연결되며, 발전 시스템(130)에서 생산되는 제1 전력을 제2 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)에 전달한다. 발전 시스템(130)에서 생산되는 제1 전력은 직류 전력 또는 교류 전력일 수 있고, 제1 노드(N1)의 제2 전력은 직류 전력이다. 즉, 제1 전력 변환부(111)는 직류의 제1 전력을 다른 크기의 제2 전력으로 변환하는 컨버터의 기능을 수행하거나, 교류의 제1 전력을 직류의 제2 전력으로 변환하는 인버터의 기능을 수행할 수 있다. 제1 전력 변환부(111)는 발전 시스템(130)에서 생산되는 전력을 최대화하기 위한 최대 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, 이하 MPPT) 제어를 수행한다. 즉, 제1 전력 변환부(111)는 최대 전력점 추종 기능을 갖는 MPPT 컨버터일 수 있다.
DC 링크부(118)는 제1 노드(N1)에 연결되며, 제1 노드(N1)의 전압 레벨을 일정한 DC 링크 전압 레벨로 유지시킨다. DC 링크부(118)는 발전 시스템(130)의 출력 전압의 변동, 상용 계통(140)의 순간적 전압 강하, 부하(150)의 최대 부하 발생 등으로 인하여 제1 노드(N1)의 전압 레벨이 불안정해지는 것을 방지함으로써, 제2 전력 변환부(112) 및 제3 전력 변환부(113)가 정상 동작하도록 한다. DC 링크부(118)는 제1 노드(N1)와 제2 전력 변환부(112) 사이에 병렬로 연결되는 DC 링크용 커패시터일 수 있다. DC 링크용 커패시터로는 알루미늄 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor), 고압용 필름 커패시터(Polymer Capacitor), 고압 대전류용 적층 칩 커패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor) 등이 사용될 수 있다.
제2 전력 변환부(112)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되며, 제2 노드(N2)에는 상용 계통(140) 및 부하(150)가 연결된다. 제2 전력 변환부(112)는 제1 노드(N1)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제2 노드(N2)에 전달한다. 그리고 제2 전력 변환부(112)는 제2 노드(N2)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)로 전달한다. 즉, 제2 전력 변환부(112)는 제1 노드(N1)의 직류 전력과 제2 노드(N2)의 교류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 양방향 인버터의 기능을 수행할 수 있다. 제2 노드(N2)에는 상용 계통(140) 및 부하(150)로 공급하기 위한 교류 전력 또는 상용 계통(140)으로부터 공급되는 교류 전력이 형성된다.
제3 전력 변환부(113)는 제1 노드(N1)와 전력 저장장치(120) 사이에 연결된다. 제3 전력 변환부(113)는 제1 노드(N1)의 직류의 제2 전력을 전력 저장장치(120)에 저장하기 위한 직류의 제3 전력으로 변환하여 전력 저장장치(120)에 전달한다. 그리고 제3 전력 변환부(113)는 전력 저장장치(120)의 직류의 제3 전력을 직류의 제2 전력으로 변환하여 제1 노드(N1)에 전달한다. 즉, 제3 전력 변환부(113)는 제1 노드(N1)의 직류 전력과 전력 저장장치(120)의 직류 전력을 양방향으로 변환하는 양방향 컨버터의 기능을 수행할 수 있다.
제1 스위치(116)는 제2 전력 변환부(112)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되며, 제2 전력 변환부(112)와 제2 노드(N2) 사이의 전력 흐름을 차단한다. 제2 스위치(117)는 제2 노드(N2)와 상용 계통(140) 사이에 연결되며, 제2 노드(N2)와 상용 계통(140) 사이의 전력 흐름을 차단한다. 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)로는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET), 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT) 등이 사용될 수 있다.
특히, 제2 스위치(117)는 상용 계통(140)의 이상 상황 발생시, 상용 계통(140)으로의 전력 공급을 차단하고 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 단독 운전을 구현한다. 제2 스위치(117)가 오프되면, 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)은 상용 계통(140)과 분리되어 발전 시스템(130) 및 전력 저장장치(120)의 전력으로 단독 운전을 수행할 수 있으며, 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)에서 출력되는 전력에 의해 상용 계통(140)이 비정상 상태에서 동작하는 것을 방지할 수 있다.
통합 제어기(200)는 전력 관리 시스템(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 통합 제어기(200)는 제1 전력 변환부(111)로부터 발전 시스템(130)에서 생산되는 전력 정보(전압, 전류, 온도의 센싱 신호)를 전달받고, 전력 저장장치(120)(또는 BMS)로부터 SOC, SOH 등을 포함하는 전력 저장 정보를 전달받으며, 상용 계통(140)으로부터 계통의 전압, 전류, 온도 등을 포함하는 계통 정보를 전달받는다. 통합 제어기(200)는 발전 시스템(130)에서 생산되는 전력 정보, 전력 저장장치(120)의 전력 저장 정보, 상용 계통(140)의 계통 정보를 기반으로 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드를 제어한다.
통합 제어기(200)는 제1 전력 변환부(111), 제2 전력 변환부(112) 및 제3 전력 변환부(113)로부터 전압, 전류, 온도의 센싱 신호를 전달받고, 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드에 따라 각 전력 변환부(111, 112, 113)의 전력 변환 효율을 제어한다. 통합 제어기(200)는 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드에 따라 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)의 온-오프를 제어한다.
전력 관리 시스템(110)의 운전 모드는 전력 저장장치(120), 발전 시스템(130), 상용 계통(140) 및 부하(150) 중에서 2 이상 간의 전력 공급 방식에 따라 분류될 수 있다. 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드는 (1) 발전 시스템(130)에서 전력 저장장치(120)로의 전력 공급, (2) 발전 시스템(130)에서 상용 계통(140)으로의 전력 공급, (3) 발전 시스템(130)에서 부하(150)로의 전력 공급, (4) 전력 저장장치(120)에서 상용 계통(140)으로의 전력 공급, (5) 전력 저장장치(120)에서 부하(150)로의 전력 공급, (6) 상용 계통(140)에서 전력 저장장치(120)로의 전력 공급, (7) 상용 계통(140)에서 부하(150)로의 전력 공급을 포함한다.
(1) 발전 시스템(130)에서 전력 저장장치(120)로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116)로 오프 신호를 전송하여 제1 노드(N1)에서 제2 노드(N2)로의 전력 흐름을 차단한다. 발전 시스템(130)에서 생산된 제1 전력은 제1 전력 변환부(111)에서 직류의 제2 전력으로 변환되고, 제2 전력의 전압은 DC 링크부(118)에 의해 DC 링크 전압 레벨로 안정화된다. DC 링크 전압 레벨로 안정화된 제2 전력은 제3 전력 변환부(113)에서 직류의 제3 전력으로 변환되어 전력 저장장치(120)에 공급되어 2차 전지를 충전시킨다.
(2) 발전 시스템(130)에서 상용 계통(140)으로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제3 전력 변환부(113)로 오프 신호를 전송하여 제1 노드(N1)에서 전력 저장장치(120)로의 전력 흐름을 차단한다. 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)에는 온 신호를 전송한다. 발전 시스템(130)에서 생산된 제1 전력은 제1 전력 변환부(111)에서 직류의 제2 전력으로 변환되고, 제2 전력의 전압은 DC 링크부(118)에 의해 DC 링크 전압 레벨로 안정화된다. DC 링크 전압 레벨로 안정화된 제2 전력은 제2 전력 변환부(112)에서 교류 전력으로 변환되어 상용 계통(140)으로 공급된다. 이때, 제2 전력 변환부(112)는 상용 계통(140)의 전압 및 전류의 전 고조파 왜형율(Total Harmonic Distortion, THD), 역률(power factor) 등의 전력 품질 기준에 부합하는 교류 전력을 출력한다.
(3) 발전 시스템(130)에서 부하(150)로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제3 전력 변환부(113) 및 제2 스위치(117)로 오프 신호를 전송하여 제1 노드(N1)에서 전력 저장장치(120) 및 상용 계통(140)으로의 전력 흐름을 차단한다. 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116)에 온 신호를 전송한다. 발전 시스템(130)에서 생산된 제1 전력은 제1 전력 변환부(111)에서 직류의 제2 전력으로 변환되고, 제2 전력의 전압은 DC 링크부(118)에 의해 DC 링크 전압 레벨로 안정화된다. 제1 노드(N1)의 DC 링크 전압 레벨로 안정화된 제2 전력은 제2 전력 변환부(112)에서 교류 전력으로 변환되어 부하(150)로 공급된다. 부하(150)는 상용 계통(140)의 교류 전력을 이용할 수 있으며, 제2 전력 변환부(112)는 부하(150)에서 이용하는 상용 계통(140)의 전력 품질 기준에 부합하는 교류 전력을 출력한다.
(4) 전력 저장장치(120)에서 상용 계통(140)으로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)에 온 신호를 전달한다. 전력 저장장치(120)의 출력 전압 레벨의 직류 전력은 제3 전력 변환부(113)에서 DC 링크 전압 레벨의 직류 전력으로 변환되고, DC 링크부(118)에 의해 안정화된다. 제1 노드(N1)의 DC 링크 전압 레벨로 안정화된 전력은 제2 전력 변환부(112)에서 교류 전력으로 변환되어 상용 계통(140)으로 공급된다.
(5) 전력 저장장치(120)에서 부하(150)로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116)에 온 신호를 전달하고, 제2 스위치(117)에 오프 신호를 전달한다. 전력 저장장치(120)의 출력 전압 레벨의 직류 전력은 제3 전력 변환부(113)에서 DC 링크 전압 레벨의 직류 전력으로 변환되고, DC 링크부(118)에 의해 안정화된다. 제1 노드(N1)의 DC 링크 전압 레벨로 안정화된 전력은 제2 전력 변환부(112)에서 교류 전력으로 변환되어 부하(150)로 공급된다.
(6) 상용 계통(140)에서 전력 저장장치(120)로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)에 온 신호를 전달한다. 상용 계통(140)의 교류 전력은 제2 전력 변환부(112)에서 정류되어 DC 링크 전압 레벨의 직류 전력으로 변환된다. 제1 노드(N1)의 DC 링크 전압 레벨의 직류 전력은 제3 전력 변환부(113)에서 전력 저장을 위한 전압 레벨의 직류 전력으로 변환되어 전력 저장장치(120)로 공급된다.
(7) 상용 계통(140)에서 부하(150)로의 전력 공급시, 통합 제어기(200)는 제1 스위치(116)에 오프 신호를 전달하고, 제2 스위치(117)에 온 신호를 전달한다. 상용 계통(140)의 교류 전력은 부하(150)로 공급된다.
이상에서, 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드가 전력 저장 시스템(120), 발전 시스템(130), 상용 계통(140) 및 부하(150) 간에 전력 공급 방식에 따라 분류되는 것에 대하여 설명하였으나, 상술한 전력 공급 방식은 복합적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라 전력 관리 시스템(110)의 운전 모드는 더욱 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 발전 시스템(130)에서 전력 저장장치(120) 및 부하(150)로 전력을 공급하거나, 발전 시스템(130) 및 전력 저장장치(120)에서 부하(150)로 전력을 공급할 수 있다. 또는 발전 시스템(130) 및 전력 저장장치(120)에서 상용 계통(140) 및 부하(150)로 전력을 공급할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템에서 신호의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통합 제어기(200)는 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 동작을 제어하고 운전 모드를 결정한다.
통합 제어기(200)는 제1 전력 변환부(111), 제2 전력 변환부(112) 및 제3 전력 변환부(113)로부터 전압(V), 전류(I), 온도(T) 센싱 신호를 수신한다. 통합 제어기(200)는 V.I.T 센싱 신호를 기반으로 제1 전력 변환부(111), 제2 전력 변환부(112) 및 제3 전력 변환부(113)로 전력 변환 제어신호를 전달한다. 전력 변환 제어신호는 각 전력 변환부(111, 112, 113)의 전력 변환 효율을 제어하는 신호이다.
통합 제어기(200)는 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 운전 모드에 따라 제1 스위치(116) 및 제2 스위치(117)의 온-오프를 제어하는 스위치 제어신호를 전달한다.
통합 제어기(200)는 상용 계통(140)의 전압, 전류, 온도 및 계통 상황 등을 포함하는 계통 정보를 수신한다. 통합 제어기(200)는 계통 정보에 따라 상용 계통(140)의 이상 상황 발생 여부, 복전 여부 등을 판단한다. 통합 제어기(200)는 상용 계통(140)의 상황에 따라 제2 스위치(117)를 온-오프시켜 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 단독 운전이나 단독 운전 방지 제어를 수행한다.
통합 제어기(200)는 BMS(121)로부터 배터리 상태 신호를 수신하여 배터리의 충방전 상태를 판단한다. 배터리 상태 신호는 SOC 또는 SOH를 포함할 수 있다. 통합 제어기(200)는 배터리의 충방전 상태에 따라 운전모드를 결정할 수 있으며, 운전 모드에 따라 배터리 충방전 제어신호를 BMS(121)에 전달한다. BMS(121)는 배터리 충방전 제어신호에 따라 배터리의 충방전을 제어한다.
통합 제어기(200)는 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 운전 상태를 사용자가 모니터링하고 제어할 수 있도록 모니터, 입력 장치, 외부 제어 장치 등의 외부 장치(300)와 외부 제어신호를 송수신할 수 있다. 통합 제어기(200)는 외부 장치(300)로 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)의 운전 상태 정보를 전달하고, 외부 장치(300)로부터 사용자의 제어신호를 수신하여 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)을 제어하게 된다.
이와 같이, 통합 제어기(200)는 계통 연계형 전력 저장 시스템(100)에 포함되는 다수의 유닛들과 많은 신호를 송수신하면서, 사용자를 위한 외부 장치(300)와 데이터 송수신을 수행하여야 한다. 통합 제어기(200)는 외부 장치(300)와의 데이터 송수신을 위해, 노이즈(noise)에 영향을 크게 받지 않고 먼 거리까지 데이터를 안정적으로 송수신할 수 있는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 통신을 이용할 수 있다.
이하, UART 통신을 이용하여 외부 장치(300)와 데이터를 송수신할 수 있는 통합 제어기(200)에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 저장 시스템의 통합 제어기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 통합 제어기는 제어부(210), 아이솔레이터(Isolator)(220) 및 통신부(230)를 포함한다.
제어부(210)는 통합 제어기의 전반적인 데이터 처리 기능을 수행하는 CPU(215) 및 데이터 통신을 위한 데이터 형식을 변환하는 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)를 포함한다. 여기서는 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)가 2개인 것으로 가정하였으나, UART 제어부의 개수는 제한이 없으며 복수의 커넥터의 수에 대응되는 복수개로 마련될 수 있다.
CPU(215)는 UART 제어부(211-1, 211-2) 및 통신부(230)의 전반적인 기능을 제어한다. CPU(215)는 복수의 외부 장치로부터 병렬 데이터를 수신하고, 복수의 외부 장치로 송신되는 병렬 데이터를 생성한다. 즉, CPU(215)는 복수의 외부 장치 각각으로 송수신되는 병렬 데이터를 처리한다. 그리고 CPU(215)는 복수의 외부 장치와의 송수신 경로의 전환을 지시하는 경로 제어신호(CONT)를 통신부(230)에 전달한다.
복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)는 하나의 송신 채널(Tx) 및 하나의 수신 채널(Rx)로 아이솔레이터(220)를 통해 통신부(230)에 연결된다. 이는 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)가 하나의 인터페이스를 사용하기 위함이다. 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)는 CPU(215)에서 생성되는 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하여 송신 채널(Tx)을 통하여 통신부(230)에 전달한다. 그리고 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)는 통신부(230)에서 수신 채널(Rx)를 통하여 전달되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 복원하여 CPU(215)에 전달한다.
복수의 UART 제어부(211-1, 211-2) 및 CPU(215)는 제1 전력 전원(VDD1) 및 제1 접지(GND1)에 연결되며, 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2) 및 CPU(215) 각각은 제1 전력 전원(VDD1) 및 제1 접지(GND1)의 전압을 이용하여 구동한다. 즉, 제어부(210)는 제1 전력 전원(VDD1) 및 제1 접지(GND1)의 전압을 이용한다.
아이솔레이터(220)는 제어부(210)와 통신부(230)를 전기적으로 분리하며, 제어부(210)와 통신부(230) 간에 직렬 비트 스트림 및 경로 제어신호(CONT)를 상호 전달한다. 아이솔레이터(220)는 제어부(210)와 통신부(230)를 서로 간의 임펄스(impulse), 노이즈(noise), 서지(surge) 등으로부터 보호하기 위한 것으로, 이상 신호를 접지로 우회시켜 등전위를 유지시킨다. 이를 위해, 아이솔레이터(220)는 제어부(210)측에는 제1 전력 전원(VDD1) 및 제1 접지(GND1)가 연결되고, 통신부(230)측에는 제2 전력 전원(VDD2) 및 제2 접지(GND2)가 연결된다. 아이솔레이터(220)로는 트랜스폼 아이솔레이터(transformer isolator) 또는 옵티컬 아이솔레이터(optical isolator)를 사용할 수 있다.
통신부(230)는 하나의 송신 채널(Tx) 및 하나의 수신 채널(Rx)로 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)에 연결되는 인터페이스부(231), CPU(215)에서 전달되는 경로 제어신호(CONT)에 따라 통신경로 및 접지경로를 전환하는 스위칭부(232) 및 복수의 외부 장치 각각에 연결되는 복수의 커넥터(233-1, 233-2)를 포함한다. 여기서는 복수의 커넥터(233-1, 233-2)가 2개인 것으로 가정하였으나, 커넥터의 개수는 제한이 없으며 복수의 외부 장치의 수에 대응되는 복수개로 마련될 수 있다.
인터페이스부(231) 및 복수의 커넥터(233-1, 233-2)는 제2 전력 전원(VDD2) 및 제2 접지(GND2)에 연결되며, 인터페이스부(231) 및 복수의 커넥터(233-1, 233-2) 각각은 제2 전력 전원(VDD2) 및 제2 접지(GND2)의 전압을 이용하여 구동한다. 즉, 통신부(230)는 제2 전력 전원(VDD2) 및 제2 접지(GND2)의 전압을 이용한다.
인터페이스부(231)는 스위칭부(232)에 의해 복수의 커넥터(233-1, 233-2) 중 어느 하나와 연결된 통신경로를 통하여 직렬 비트 스트림을 송신한다. 인터페이스부(231)는 복수의 외부 장치에 직렬 방식으로 접속하는 인터페이스 또는 직렬 포트일 수 있다. 인터페이스부(231)는 RS-232 접속 표준을 따를 수 있다.
스위칭부(232)는 복수의 커넥터(233-1, 233-2) 각각과 통신경로 및 접지경로로 연결되고, 경로 제어신호(CONT)에 따라 복수의 커넥터(233-1, 233-2) 중 어느 하나와 통신경로 및 접지경로를 연결한다. 통신경로는 송신 채널(Tx) 및 수신 채널(Rx) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 접지경로는 통신경로가 연결되는 어느 하나의 커넥터에 인터페이스부(231)에 연결되는 제2 접지(GND2)가 연결되는 경로를 의미한다. 즉, 통신경로가 연결된 커넥터는 접지경로를 통하여 제2 접지(GND2)에 연결된다.
만일, 각각의 커넥터마다 통신 인터페이스를 별도로 사용하는 경우에는 각 채널의 접지가 분리되어야 하므로 UART 제어부와 통신 인터페이스의 접지를 분리하기 위한 아이솔레이터를 커넥터의 수만큼 마련해야 한다. 이는 통합 제어기의 구성을 복잡화시키고 생산 단가를 증가시키는 요인이 될 수 있다.
제안하는 방식에 따라, 복수의 UART 제어부(211-1, 211-2)를 하나의 송신 채널(Tx) 및 하나의 수신 채널(Rx)로 하나의 인터페이스부(231)에 연결하고, 스위칭부(232)를 이용하여 복수의 커넥터(233-1, 233-2)와의 통신경로 및 접지경로를 전환함으로써, 여러 개의 통신 인터페이스를 사용할 필요가 없고 복수의 통신 인터페이스 각각에 요구되는 아이솔레이터의 수를 하나로 줄일 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 계통 연계형 전력 저장 시스템
110 : 전력 관리 시스템
111 : 제1 전력 변환부
112 : 제2 전력 변환부
113 : 제3 전력 변환부
116 : 제1 스위치
117 : 제2 스위치
118 : DC 링크부
120 : 전력 저장장치
130 : 발전 시스템
140 : 상용 계통
150 : 부하
200 : 통합 제어기

Claims (17)

  1. 계통 연계형 전력 저장 시스템을 제어하는 통합 제어기에 있어서,
    복수의 외부 장치로 송신될 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 변환하며, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로를 지시하는 경로 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 경로 제어신호에 따라 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하고, 상기 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신하는 통신부를 포함하는 통합 제어기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부와 상기 통신부를 전기적으로 분리하는 아이솔레이터를 더 포함하는 통합 제어기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 전력 전원 및 제1 접지를 사용하고, 상기 통신부는 제2 전력 전원 및 제2 접지를 사용하는 통합 제어기.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 통신부는
    상기 복수의 외부 장치 각각에 연결되는 복수의 커넥터;
    상기 복수의 커넥터 각각과 통신경로 및 접지경로로 연결되고, 상기 경로 제어신호에 따라 상기 복수의 커넥터 각각과 연결되는 통신경로 및 접지경로를 전환하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부에 의해 연결된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 인터페이스부를 포함하는 통합 제어기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 통신경로가 연결된 커넥터는 상기 접지경로를 통하여 상기 제2 접지에 연결되는 통합 제어기.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 RS-232 규격에 따라 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 통합제어기.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 복수의 외부 장치 각각에 대응하는 병렬 데이터를 처리하는 CPU; 및
    상기 복수의 외부 장치로 송신되는 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 복원하는 UART 제어부를 포함하는 통합 제어기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 UART 제어부는 상기 복수의 커넥터의 수에 대응하는 복수개로 마련되는 통합 제어기.
  9. 발전 시스템에서 생산되는 제1 전력을 직류의 제2 전력으로 변환하는 제1 전력 변환부;
    상기 제2 전력과 상용 계통의 교류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 제2 전력 변환부;
    상기 제2 전력과 전력 저장장치의 직류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환하는 제3 전력 변환부;
    상기 제1 전력 변환부, 상기 제2 전력 변환부 및 상기 제3 전력 변환부를 제어하는 통합 제어기를 포함하고,
    상기 통합 제어기는 복수의 외부 장치로 송신될 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 변환하며, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하여 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 통합 제어기는
    상기 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로를 지시하는 경로 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 경로 제어신호에 따라 상기 직렬 비트 스트림의 통신경로 및 접지경로를 전환하고, 상기 전환된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송수신하는 통신부를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 전력 전원 및 제1 접지를 사용하고, 상기 통신부는 제2 전력 전원 및 제2 접지를 사용하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 통합 제어기는
    상기 제어부와 상기 통신부를 전기적으로 분리하는 아이솔레이터를 더 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 통신부는
    상기 복수의 외부 장치 각각에 연결되는 복수의 커넥터;
    상기 복수의 커넥터 각각과 통신경로 및 접지경로로 연결되고, 상기 경로 제어신호에 따라 상기 복수의 커넥터 각각과 연결되는 통신경로 및 접지경로를 전환하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부에 의해 연결된 통신경로를 통하여 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 인터페이스부를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 통신경로가 연결된 커넥터는 상기 접지경로를 통하여 상기 제2 접지에 연결되는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 RS-232 규격에 따라 상기 직렬 비트 스트림을 송신하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  16. 제13 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 복수의 외부 장치 각각에 대응하는 병렬 데이터를 처리하는 CPU; 및
    상기 복수의 외부 장치로 송신되는 병렬 데이터를 직렬 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 외부 장치로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 복원하는 UART 제어부를 포함하는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 UART 제어부는 상기 복수의 커넥터의 수에 대응하는 복수개로 마련되는 계통 연계형 전력 저장 시스템.
KR1020100097368A 2010-10-06 2010-10-06 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기 KR101147206B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100097368A KR101147206B1 (ko) 2010-10-06 2010-10-06 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기
US13/071,370 US8532833B2 (en) 2010-10-06 2011-03-24 Grid connected power storage system and integration controller thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100097368A KR101147206B1 (ko) 2010-10-06 2010-10-06 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120035687A KR20120035687A (ko) 2012-04-16
KR101147206B1 true KR101147206B1 (ko) 2012-05-25

Family

ID=45925761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100097368A KR101147206B1 (ko) 2010-10-06 2010-10-06 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8532833B2 (ko)
KR (1) KR101147206B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101474296B1 (ko) * 2013-06-04 2014-12-18 에이피전자산업 주식회사 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9356448B2 (en) * 2011-07-08 2016-05-31 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Electric power converter for combined power generation system
US20130186450A1 (en) * 2012-01-23 2013-07-25 Seldon Energy Partners, LLC Solar Power System
US9817376B1 (en) 2012-05-19 2017-11-14 Growing Energy Labs, Inc. Adaptive energy storage operating system for multiple economic services
US20190317463A1 (en) 2012-05-19 2019-10-17 Growing Energy Labs, Inc. Adaptive energy storage operating system for multiple economic services
US8996191B2 (en) * 2012-07-19 2015-03-31 Solarcity Corporation Techniques for provisioning energy generation and storage systems
US9831677B2 (en) 2012-07-19 2017-11-28 Solarcity Corporation Software abstraction layer for energy generation and storage systems
JP6042133B2 (ja) * 2012-08-06 2016-12-14 京セラ株式会社 管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電装置
DE102012017803A1 (de) * 2012-09-10 2014-03-13 Rwe Effizienz Gmbh Notstromversorgungseinrichtung
US9312699B2 (en) 2012-10-11 2016-04-12 Flexgen Power Systems, Inc. Island grid power supply apparatus and methods using energy storage for transient stabilization
US10289080B2 (en) 2012-10-11 2019-05-14 Flexgen Power Systems, Inc. Multi-generator applications using variable speed and solid state generators for efficiency and frequency stabilization
US10516295B2 (en) 2012-10-16 2019-12-24 Greensmith Energy Management Systems, Inc. System and method for group control of distributed energy storage devices
WO2014090273A1 (en) 2012-12-10 2014-06-19 Sma Solar Technology Ag Security concept for integrating a battery into an inverter
US9553517B2 (en) 2013-03-01 2017-01-24 Fllexgen Power Systems, Inc. Hybrid energy storage system and methods
US9997918B1 (en) 2013-06-28 2018-06-12 Atlantic Grid Holdings Llc Systems and method for HVDC transmission
EP3241262B1 (en) 2014-12-30 2020-08-19 Flexgen Power Systems, Inc. Transient power stabilization device with active and reactive power control
KR102534623B1 (ko) * 2015-06-01 2023-05-22 한국전자통신연구원 에너지 저장 장치의 건강 상태에 기반한 건물 에너지 관리 장치 및 방법
US10938224B2 (en) * 2016-08-16 2021-03-02 Helion Concepts, Inc. Hardware/software reconfigurable, intelligent and versatile electrical energy provisioning system for on-grid and off-grid applications
US11594883B2 (en) * 2018-01-23 2023-02-28 Tdk Corporation Direct current power supplying system
US10305283B1 (en) * 2018-02-22 2019-05-28 General Electric Company Power angle feedforward signal for phase locked loop in wind turbine power systems
FR3093838B1 (fr) * 2019-03-14 2022-04-29 St Microelectronics Sa Circuit de communication de données

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003244849A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Yanmar Co Ltd 発電機システムの制御システム
JP2004180467A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Hitachi Home & Life Solutions Inc 系統連系形電源システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020009167A (ko) 2000-07-25 2002-02-01 서평원 다중 프로세서의 ｕａｒｔ 직렬통신 콘트롤러와 직렬통신콘트롤 방법
CN100370674C (zh) 2002-02-14 2008-02-20 洋马株式会社 发电装置及使用此发电装置的***
KR100439223B1 (ko) 2002-07-16 2004-07-05 엘지전자 주식회사 범용 비동기화 송수신기의 인터페이스장치
KR100606717B1 (ko) 2004-04-27 2006-08-01 엘지전자 주식회사 이동통신 단말기의 듀얼 ｕａｒｔ회로
US8442698B2 (en) * 2009-01-30 2013-05-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and apparatus for design and control of multi-port power electronic interface for renewable energy sources

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003244849A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Yanmar Co Ltd 発電機システムの制御システム
JP2004180467A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Hitachi Home & Life Solutions Inc 系統連系形電源システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101474296B1 (ko) * 2013-06-04 2014-12-18 에이피전자산업 주식회사 발전소용 에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120035687A (ko) 2012-04-16
US20120089261A1 (en) 2012-04-12
US8532833B2 (en) 2013-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101147206B1 (ko) 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 이를 위한 통합 제어기
KR101146670B1 (ko) 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법
US8810066B2 (en) Power storage system and method of controlling the same
KR101147205B1 (ko) 대전류 제어 장치 및 방법, 이를 이용한 전력 저장 장치
KR101386166B1 (ko) 전력 저장 시스템 및 배터리 시스템
US8575780B2 (en) Power storage apparatus, method of operating the same, and power storage system
KR101369633B1 (ko) 전력 저장 시스템 및 그 제어방법
KR101156533B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
US8808886B2 (en) Battery management system and method thereof, and power storage apparatus using the same
US20130169064A1 (en) Energy storage system and controlling method of the same
US10298006B2 (en) Energy storage system and method of driving the same
CN102593884B (zh) 电池***和包括其的能量存储***
KR20110068639A (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR20110072912A (ko) 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
JP2013085459A (ja) 電力貯蔵システムおよびその制御方法
US8941354B2 (en) Battery system
KR102284483B1 (ko) 배터리 모듈 및 그의 구동방법
US20130257152A1 (en) Dc power supply system
US9893550B2 (en) Energy storage system and starting method thereof
KR20140013553A (ko) 하이브리드 발전 시스템
KR20080001239U (ko) 직류 에너지원을 이용한 전원공급 시스템
KR101729832B1 (ko) 에너지 저장 시스템의 제어 방법
CN219576654U (zh) 共用电池的微电网电路***及储能设备
CN115733185A (zh) 一种住宅用分布式离并网光伏储能逆变供电***
Wang et al. Development of a DC microgrid for enhanced power system efficiency and stability

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150421

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160419

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee