KR101450711B1 - Dc distribution function with energy storage and conversion system - Google Patents
Dc distribution function with energy storage and conversion system Download PDFInfo
- Publication number
- KR101450711B1 KR101450711B1 KR1020130004963A KR20130004963A KR101450711B1 KR 101450711 B1 KR101450711 B1 KR 101450711B1 KR 1020130004963 A KR1020130004963 A KR 1020130004963A KR 20130004963 A KR20130004963 A KR 20130004963A KR 101450711 B1 KR101450711 B1 KR 101450711B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- energy storage
- storage device
- load
- grid
- Prior art date
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
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- 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
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
-
- 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
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템에 관한 것으로서, 계통과의 연계를 위한 계통연계형 인버터(100); 신재생에너지에서 발전되는 전력을 제어하기 위한 스텝-업 컨버터(200); 직류배전을 위한 스텝-다운 컨버터(300); 에너지 저장장치의 충방전을 위한 양방향 컨버터(400); 및 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이상인 경우, 신재생에너지와 함께 직류부하로 전력을 인가하고, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우, 신재생에너지만 직류부하로 전력을 인가하도록 제어하는 제어부(500);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 에너지 저장장치 및 변환 시스템에 직류배전기능을 추가함으로써, 에너지 변환손실을 저감시켜 에너지 효율을 향상시키고, 에너지 저장장치를 구비하여 기본적인 UPS 기능 및 계통연계형 발전시스템의 기능을 수행함으로써, 전력의 수급에 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to an energy storage and conversion system having a DC distribution function, comprising: a grid-connected inverter (100) for coupling with a grid; A step-up converter (200) for controlling power generated from renewable energy; A step-down converter 300 for direct current distribution; A bidirectional converter 400 for charging / discharging the energy storage device; And when the amount of power stored in the energy storage device is equal to or more than a preset reference, power is applied to the DC load together with the renewable energy, and when the amount of power stored in the energy storage device is less than a predetermined standard, only renewable energy is supplied to the DC load And a control unit (500) for controlling the control unit (500).
As described above, according to the present invention, by adding a DC distribution function to a conventional energy storage device and a conversion system, it is possible to reduce energy conversion loss to improve energy efficiency and to provide a basic UPS function and grid- By performing the functions of the system, there is an effect of improving the reliability in the supply and demand of electric power.
Description
본 발명은 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 신재생에너지에서 발전되는 전력과 에너지 저장장치에 저장되어 있는 전력을 이용하여 DC링크에서 직류부하에 직류전원을 공급할 수 있는 기능을 갖는 시스템과 그의 운용 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근에 디지털 부하와 같이 교류를 입력받아 직류를 사용하는 부하의 비율이 증가함에 따라서 부하의 내부에 교류-직류 변환기의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 변환기는 효율이 약 75~90[%]사이 이기 때문에 대략 10~20[%]정도가 손실로 발생하게 된다.Recently, the AC-DC converter is increasingly used in the load due to the increase of the ratio of the load using the DC to the input of the AC such as the digital load. Since the efficiency of the converter is about 75 ~ 90 [%], about 10 ~ 20 [%] of the converter is lost.
이에 따라 전 세계적으로 직류를 직접 공급하는 직류배전에 관하여 주목을 하고 있으며 직류표준을 정하기 위하여 미국전기연구원, 일본 NTT 등에서 작업을 하고 있다. 또한 미국전기연구원에 따르면 현재 부하의 비율은 교류부하와 직류를 사용하는 부하의 비율은 9:1정도 이지만 2020년도에는 5:5까지 비율이 상승할 것으로 예측하고 있다.As a result, we are paying close attention to the direct current distribution that supplies DC directly to the world. In order to establish the direct current standard, we are working in the United States Electricity Research Institute and NTT Japan. According to the US Institute of Electrical and Electronic Research, the ratio of the current load is about 9: 1 for the AC load and the load using the DC, but the ratio is expected to rise to 5: 5 by 2020.
현재 신재생에너지를 사용하는 태양광 또는 연료전지 등을 이용하는 발전시스템의 경우 직류를 출력을 내보내고 있으며 이러한 장비들은 직류를 교류로 변환을 하여 사용하게 된다. 일반적으로 직류를 교류로 사용하기 위해서 2 Stage 구조를 가지고 있으며 신재생에너지와의 연계를 위한 DC/DC 컨버터, 계통연계를 위한 계통연계형 인버터를 사용하는 구조를 가지고 있다.Currently, power generation systems that use renewable energy such as photovoltaic cells or fuel cells emit direct current, and these devices convert direct current to alternating current. Generally, it has 2 stage structure to use direct current for alternating current, and has a structure using DC / DC converter for linking with renewable energy and grid-connected inverter for grid connection.
대한민국 공개특허 제10-2010-0133993호(듀얼 에너지 저장 장치 관리를 위한 시스템 및 방법)에는, 1) 부하에 의해 이끌려지는 부하 전류를 결정하고, 2) 부하 전류에 기초하여, 배터리로부터 부하에 공급될 추정된 배터리 전류를 추정하며, 3) 추정된 배터리 전류 및 부하 전류에 기초하여 부하에 패스트 에너지 저장 장치로부터 요구되는 과도 전류를 결정하고, 4) 패스트 에너지 저장 장치로부터 부하에 과도 전류의 방전을 제어하는 기술이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0133993 (system and method for dual energy storage device management) includes: 1) determining a load current drawn by a load; 2) 3) determine the required transient current from the fast energy storage device to the load based on the estimated battery current and load current, and 4) determine the required transient current from the fast energy storage to the load A control method for controlling the operation of the apparatus.
그러나, 선행특허와 같이 신재생에너지에서 발생되는 전력은 최소 2번이상의 변환을 거쳐야 하며, 이에 따라 변환손실의 발생이 불가피한 문제점이 있다. 따라서, 이러한 변환손실을 저감하는 기술은 필요성이 증대되고 있다.However, the power generated from the renewable energy must be converted at least twice, as in the prior patent, and conversion loss is inevitably generated. Therefore, there is a growing need for techniques for reducing such conversion loss.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 신재생에너지에서 발전되는 전력량과 에너지 저장장치에 저장된 전력량을 제어하여, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이상인 경우, 신재생에너지와 함께 직류부하로 전력을 전달하고, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우, 신재생에너지만 직류부하로 전력을 전달함으로써, 정전시 UPS(Uninterruptible Power Supply) 기능을 위하여 일정 이상의 전력량을 저장하도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an energy saving apparatus and an energy saving apparatus which can control the amount of power generated in the renewable energy and the amount of power stored in the energy storage apparatus, When the amount of power stored in the energy storage device is less than a predetermined standard, only a new renewable energy is transmitted to the DC load, thereby saving a certain amount of power for a UPS (Uninterruptible Power Supply) function in case of a power failure It has its purpose.
그리고, 본 발명은 에너지 저장 장치에 저장된 전력을 이용하여 직류부하에 전력을 전달함으로써, 신재생에너지로부터 부하에 전력을 전달하는 경우, 변환손실을 저감시켜 에너지 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to improve energy efficiency by reducing conversion loss when power is transferred from a renewable energy to a load by transmitting power to a DC load using power stored in an energy storage device.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템은, 계통과의 연계를 위한 계통연계형 인버터(100); 신재생에너지에서 발전되는 전력을 제어하기 위한 스텝-업 컨버터(200); 직류배전을 위한 스텝-다운 컨버터(300); 에너지 저장장치의 충방전을 위한 양방향 컨버터(400); 및 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이상인 경우, 신재생에너지와 함께 직류부하로 전력을 인가하고, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우, 신재생에너지만 직류부하로 전력을 인가하도록 제어하는 제어부(500);를 포함한다.
To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an energy storage and conversion system having a DC distribution function, comprising: a grid-connected inverter for coupling with a grid; A step-up converter (200) for controlling power generated from renewable energy; A step-down converter 300 for direct current distribution; A bidirectional converter 400 for charging / discharging the energy storage device; And when the amount of power stored in the energy storage device is equal to or more than a preset reference, power is applied to the DC load together with the renewable energy, and when the amount of power stored in the energy storage device is less than a predetermined standard, only renewable energy is supplied to the DC load And a control unit (500) for controlling the control unit (500).
그리고, 전술한 바와 같은 시스템을 기반으로 하는 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템 운용 방법은, 제어부(500)가 신재생에너지로부터 발전되는 전력량과 직류부하에서 소비되는 발전량을 검출하는 (a) 단계; (a) 단계의 검출결과, 신재생에너지로부터 발전되는 전력량과 직류부하에서 소비되는 발전량이 동일한 경우, 제어부(500)가 정격모드 기능을 수행하여 계통연계형 인버터(100)와 에너지 저장장치가 동작하지 않도록 제어하는 (b) 단계; (a) 단계의 검출결과, 신재생에너지로부터 발전되는 발전량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 적은 경우, 제어부(500)가 중부하모드 기능을 수행하여 계통과 함께 직류부하에 전력을 전달하는 (c) 단계; (a) 단계의 검출결과, 신재생에너지에서 발전되는 발전량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 높은 경우, 제어부(500)가 발전 및 충전모드 기능을 수행하여 직류부하로 전력을 인가하고 남은 발전량을 계통으로 인가하고, 에너지 저장장치의 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우 충전을 수행하도록 제어하는 (d) 단계; 및 (a) 단계의 검출결과, 신재생에너지의 발전량이 직류부하의 소비전력보다 적은 경우, 제어부(500)가 방전모드 기능을 수행하여 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준을 초과하는 경우 동작하도록 제어하는 (e) 단계;를 포함한다.The method for operating the energy storage and conversion system having the direct current distribution function based on the system as described above is characterized in that (a) the
상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 에너지 저장장치 및 변환 시스템에 직류배전기능을 추가함으로써, 에너지 변환손실을 저감시켜 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, the DC power distribution function is added to the conventional energy storage device and the conversion system, thereby reducing the energy conversion loss and improving the energy efficiency.
즉, 본 발명은, 종래의 직류-교류의 변환을 거치는 구조가 아니라, 직류-직류를 거치는 구조를 제공함으로써, 변환손실을 약 3~4[%] 상승시키는 효과가 있다.That is, the present invention has an effect of raising the conversion loss by about 3 to 4 [%] by providing a structure that passes the direct current-direct current instead of the structure that is subjected to the conventional direct current-ac conversion.
그리고, 본 발명에 따르면, 에너지 저장장치를 구비하여 기본적인 UPS 기능 및 계통연계형 발전시스템의 기능을 수행함으로써, 전력의 수급에 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, an energy storage device is provided to perform functions of a basic UPS function and a grid-connected power generation system, thereby improving the reliability of power supply and demand.
도 1은 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템의 구성 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템의 직류연계 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템의 시스템 회로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템의 세부구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템의 제어부에 대한 세부모드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템 운용 방법을 도시한 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE
3 is a diagram showing a direct current connection structure of an energy storage and conversion system having a direct current distribution function according to the present invention.
4 is a system circuit diagram of an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention.
5 illustrates a detailed configuration of an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention.
6 is a detailed view of a control unit of an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of operating an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템(S)은, 계통과의 연계를 위한 계통연계형 인버터(100), 신재생에너지에서 발전되는 전력을 제어하기 위한 스텝-업 컨버터(200), 직류배전을 위한 스텝-다운 컨버터(300), 에너지 저장장치의 충방전을 위한 양방향 컨버터(400) 및 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이상인 경우, 신재생에너지와 함께 직류부하로 전력을 인가하고, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우, 신재생에너지만 직류부하로 전력을 인가하도록 제어하는 제어부(500)를 포함하며, 제어부(500)로부터 수신한 제어결과 신호들을 실시간으로 디스플레이하는 모니터링서버(MS)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the energy storage and conversion system S having a DC distribution function according to the present invention includes a grid-connected inverter 100 for linkage with a system, Down converter 300 for DC power distribution, the bidirectional converter 400 for charge and discharge of the energy storage device, and the energy storage device, when the amount of power stored in the energy storage device is equal to or greater than a preset reference, And a
한편, 도 2는 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템(S)의 구성 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템(S)의 직류연계 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템(S)의 시스템 회로를 도시한 도면이다.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an energy storage and conversion system S having a DC distribution function according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a DC storage system S having an DC distribution function according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a system circuit of an energy storage and conversion system S having a DC distribution function according to the present invention.
구체적으로 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템(S)의 세부구성에 대해 살피면 아래와 같다.Specifically, the detailed configuration of the energy storage and conversion system (S) having the DC distribution function according to the present invention will be described below.
먼저, 계통연계형 인버터(100)는 계통의 역률 및 고조파함유율(Total Harmonic Distortion: THD)을 계통기준에 부합하도록 제어하는 역률보정(Power Factor Correction: PFC) 기능을 수행하며, 계통사고를 감지하는 경우 감지된 계통의 단독운전을 방지하는 기능을 수행한다.First, the grid-connected inverter 100 performs a power factor correction (PFC) function to control the power factor of the system and the harmonic content (total harmonic distortion: THD) to meet the grid reference, And performs the function of preventing the single operation of the detected system.
즉, 계통연계형 인버터(100)는 계통이 정상인 경우, 계통의 역률 및 THD를 계통기준에 부합하도록 제어하고, DC 버스를 일정하게 제어하며, 계통사고를 검출하는 단독운전 검출기능을 수행한다.That is, when the grid is normal, the grid-connected inverter 100 controls the power factor and the THD of the grid to match the grid reference, controls the DC bus constantly, and performs a single operation detection function to detect a grid fault.
또한, 계통연계형 인버터(100)는 계통에 사고가 발생한 경우, UPS(Uninterruptible Power Supply)기능 수행을 위해 부하쪽의 출력전압의 정현파를 제어하고, 계통이 복귀되는 경우 이를 검출하여 계통과 연결되도록 제어한다.
In addition, when an accident occurs in the system, the grid-connected inverter 100 controls the sinusoidal wave of the output voltage on the load side in order to perform an uninterruptible power supply (UPS) function. .
또한, 스텝-업 컨버터(200)는 신재생에너지에서 발전되는 전력을 제어하되, 무변압기형 부스트 컨버터구조로 구성되어, 입력단은 커패시터와 인덕터, IGBT구조를 가지고, 출력단은 계통연계형 인버터(100)의 DC bus와 연결되며, 신재생에너지로부터 발생되는 전력의 최대치를 추종하기 위해 MPPT기능을 수행한다.The step-up converter 200 controls power generated from the renewable energy. The step-up converter 200 has a non-transformer-type boost converter structure. The input stage includes a capacitor, an inductor, and an IGBT structure. ), And performs the MPPT function to follow the maximum value of the power generated from the renewable energy.
이때, 스텝-업 컨버터(200)는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 수행하기 위해 P&O(Perturbation & Observation) 추종 알고리즘을 통해 입력단 전압과 전류를 동시에 제어하면서 피크치에 제한을 가하는 2중 루프 구조의 제어를 수행한다.
In this case, the step-up converter 200 uses a P & O (Perturbation & Observation) tracking algorithm to perform an MPPT (Maximum Power Point Tracking) Control is performed.
또한, 스텝-다운 컨버터(300)는 직류배전 기능을 수행하되, 인버터, 출력단 커패시터, IGBT 및 다이오드로 구성되어 입력단은 DC bus인 계통연계형 인버터(100)의 출력단과 연결된다.
The step-down converter 300 is connected to the output terminal of the grid-connected inverter 100, which is composed of an inverter, an output stage capacitor, an IGBT and a diode and whose input terminal is a DC bus, performs a DC distribution function.
또한, 양방향 컨버터(400)는 에너지 저장장치의 충방전 기능을 수행하되, IBGT 2개, 인덕터 및 커패시터를 포함하는 벅-부스트 컨버터로 구성되며, 계통연계형 인버터(100)의 DC bus와 연결되며, 계통에 사고가 발생하지 않은 경우, 계통의 역률 및 고조파함유율(Total Harmonic Distortion: THD)을 계통기준에 부합하도록 맞추는 기능을 수행하고, 계통에 사고가 발생한 경우, 계통연계형 인버터(100)가 일정한 전압을 가지도록 제어하여 계통이 복귀될 때까지 UPS(Uninterruptible Power Supply)기능을 수행한다.
The bidirectional converter 400 is a buck-boost converter that performs charge and discharge functions of the energy storage device and includes two IBGTs, an inductor and a capacitor. The bidirectional converter 400 is connected to the DC bus of the grid-connected inverter 100 (THD) of the system to meet the system standard when an accident does not occur in the system, and when the accident occurs in the system, the grid-connected inverter 100 performs the function of adjusting the power factor and the harmonic content And controls the UPS to have a constant voltage so as to perform an uninterruptible power supply (UPS) function until the system is returned.
그리고, 제어부(500)는 도 5에 도시된 바와 같이, DSP(Digital Signal Processor)모듈과 주변회로의 구동을 위한 파워회로(510), 시스템의 스위치 제어를 위한 PWM신호를 발생시키는 PWM 회로(520), 아날로그 신호를 DSP가 입력받을 수 있도록 변환하는 AD컨버터 회로(530), 및 외부와의 통신을 위한 통신회로(540)로 구성된다.5, the
먼저, 파워회로(510)는 배터리로부터 인가받은 전압을 15V로 강압시켜 제어보드로 전원을 인가하되, 외부로부터 인가되는 노이즈를 방지하기 위해 절연하여 15V, -15V, 5V, -5V 및 3.3V의 전원을 인가하고, 접지의 경우 아날로그 접지, 디지털 접지 및 DSP 접지로 구성된다.First, the power circuit 510 lowers the voltage applied from the battery to 15V and applies power to the control board. In order to prevent noise from being externally applied, the power circuit 510 insulates the power to a voltage of 15V, -15V, 5V, -5V, and 3.3V Power is applied, and in case of ground, it is composed of analog ground, digital ground and DSP ground.
또한, PWM 회로(520)는 DSP모듈로부터 출력되는 PWM 신호의 레벨을 스위치에 인가될 수 있도록 디지털신호로 변환하고, PWM 신호를 시스템의 고장신호 발생시 차단하는 기능을 수행한다.The PWM circuit 520 converts the level of the PWM signal output from the DSP module into a digital signal so as to be applied to the switch, and blocks the PWM signal when a system failure signal is generated.
이때, PWM 회로(520)는 DSP모듈에서 출력되는 신호레벨의 경우 3.3V이며, 실제 시스템의 스위치의 경우 15V를 사용하는바, 버퍼를 통해 신호레벨을 변환시키고, 버퍼를 사용하여 고장시 PWM 신호가 출력되지 않도록 차단하는 기능을 수행한다.At this time, the PWM circuit 520 uses 3.3V for the signal level outputted from the DSP module, and 15V for the switch of the actual system. The signal level is converted through the buffer and the buffer is used to output the PWM signal Is not output.
또한, AD컨버터 회로(530)는 아날로그로 센싱된 신호를 DSP모듈로 신호를 전달해주는 기능을 수행하되, 센서로부터 출력된 신호를 입력받는데, 입력된 신호에는 Differential 노이즈와 Common 노이즈가 존재할 수 있으므로 이러한 노이즈를 제어하는 차동 필터와 쵸크를 포함하고, 고주파 노이즈를 필터링하기 위해서 저역통과필터를 포함하여 구성된다.In addition, the AD converter circuit 530 performs a function of transferring a signal sensed by the analog to a DSP module, and receives a signal output from the sensor. Differential noise and common noise may exist in the input signal. A differential filter and a choke for controlling noise, and a low-pass filter for filtering high-frequency noise.
또한, AD컨버터 회로(530)는 교류신호를 DSP모듈에 전달하기 위하여 1.5V 오프셋을 띄어주는 회로를 구성하여 직류 신호와 교류 신호를 모두를 인가받을 수 있도록 구성된다.In addition, the AD converter circuit 530 is configured to be able to receive a DC signal and an AC signal by constituting a circuit for providing an offset signal of 1.5V in order to transmit an AC signal to the DSP module.
그리고, 통신회로(540)는 계측 제어기 통신망(CAN: Controller Area Network) 통신에 의해 현재 배터리를 사용하는 모든 고전압 배터리 관리시스템(BMS: Battery Management System)과 통신을 수행하고, RS232 통신에 의해 원격지에 위치한 모니터링서버(MS)와의 통신을 수행한다.
The communication circuit 540 communicates with all the high-voltage battery management systems (BMS: Battery Management System) using the current battery by the CAN (Controller Area Network) communication, And performs communication with the monitoring server (MS).
구체적으로, 제어부(500)는 도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 저장장치의 상태와 신재생에너지의 발전량을 측정하여 부하의 전력요구량에 따라 정격모드, 중부하모드, 발전/충전모드 또는 방전모드 중에 어느 하나의 기능을 수행한다.6, the
먼저, 신재생에너지로부터 발전되는 전력량과 직류부하에서 소비되는 발전량이 동일한 경우, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 정격모드 기능을 수행하여 계통연계형 인버터(100)와 에너지 저장장치가 동작하지 않도록 제어한다.6 (a), when the
또한, 신재생에너지로부터 발전되는 발전량과 직류부하에서 소비되는 전력량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 적은 경우, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 중부하모드 기능을 수행하여 계통과 함께 직류부하에 전력을 전달한다.6 (b), when the power generation amount generated from the renewable energy and the amount of power consumed in the direct current load are smaller than the amount of power consumed in the direct current load, the
또한, 신재생에너지에서 발전되는 발전량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 높은 경우, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 발전 및 충전모드 기능을 수행하여 직류부하로 전력을 인가하고 남은 발전량을 계통으로 인가하고, 에너지 저장장치의 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우 충전을 수행하도록 제어한다.6 (c), when the power generation amount of the renewable energy is higher than the amount of power consumed in the direct current load, the
이때, 충전되는 전류 지령치는 발전량과 소비량 차이의 값을 배터리의 전압으로 나누어 생산하게 된다.At this time, the current command value to be charged is produced by dividing the difference between the power generation amount and the consumption amount by the voltage of the battery.
그리고, 신재생에너지의 발전량이 직류부하의 소비전력보다 적은 경우, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 방전모드 기능을 수행하여 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준을 초과하는 경우 동작하도록 제어한다.
6 (d), when the
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템 운용 방법에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, a method of operating an energy storage and conversion system having a DC distribution function according to the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 제어부(500)가 신재생에너지로부터 발전되는 전력량과 직류부하에서 소비되는 발전량을 검출한다(S10).First, the
제S10단계의 검출결과, 신재생에너지로부터 발전되는 전력량과 직류부하에서 소비되는 발전량이 동일한 경우, 제어부(500)가 정격모드 기능을 수행하여 계통연계형 인버터(100)와 에너지 저장장치가 동작하지 않도록 제어한다(S20).If it is determined in operation S10 that the amount of power generated from the renewable energy is equal to the amount of power consumed in the DC load, the
제S10단계의 검출결과, 신재생에너지로부터 발전되는 발전량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 적은 경우, 제어부(500)가 중부하모드 기능을 수행하여 계통과 함께 직류부하에 전력을 전달한다(S30).If it is determined in operation S10 that the amount of power generated from the renewable energy is smaller than the amount of power consumed in the DC load, the
제S10단계의 검출결과, 신재생에너지에서 발전되는 발전량이 직류부하에서 소비되는 전력량보다 높은 경우, 제어부(500)가 발전 및 충전모드 기능을 수행하여 직류부하로 전력을 인가하고 남은 발전량을 계통으로 인가하고, 에너지 저장장치의 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우 충전을 수행하도록 제어한다(S40).If it is determined in operation S10 that the amount of power generated in the renewable energy is higher than the amount of power consumed in the direct current load, the
제S10단계의 검출결과, 신재생에너지의 발전량이 직류부하의 소비전력보다 적은 경우, 제어부(500)가 방전모드 기능을 수행하여 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준을 초과하는 경우 동작하도록 제어한다(S50).If the power generation amount of the renewable energy is smaller than the power consumption of the direct current load as a result of the detection of the step S10, the
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
S: 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템
100: 계통연계형 인버터 200: 스텝-업 컨버터
300: 스템-다운 컨버터 400: 양방향 컨버터
500: 제어부 510: 파워회로
520: PWM 회로 530: AD컨버터 회로
540: 통신회로S: Energy storage and conversion system with DC distribution function
100: Grid-connected inverter 200: Step-up converter
300: Stem-down converter 400: Bi-directional converter
500: control unit 510: power circuit
520: PWM circuit 530: AD converter circuit
540: Communication circuit
Claims (7)
계통과의 연계를 위한 계통연계형 인버터(100);
신재생에너지에서 발전되는 전력을 제어하기 위한 스텝-업 컨버터(200);
직류배전을 위한 스텝-다운 컨버터(300);
에너지 저장장치의 충방전을 위한 양방향 컨버터(400); 및
에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이상인 경우, 에너지 저장장치에 저장된 전력 및 신재생에너지에서 발전되는 전력을 직류부하로 인가하고, 에너지 저장장치에 저장된 전력량이 기 설정된 기준 이하인 경우, 신재생에너지만 직류부하로 전력을 인가하도록 제어하는 제어부(500);를 포함하되,
상기 제어부(500)는,
배터리로부터 인가받은 전압을 15V로 강압시켜 제어보드로 전원을 인가하되, 외부로부터 인가되는 노이즈를 방지하기 위해 절연하여 15V, -15V, 5V, -5V 및 3.3V의 전원을 인가하고, 접지의 경우 아날로그 접지, 디지털 접지 및 DSP 접지로 구성되는 파워회로(510);
DSP모듈에서 출력되는 신호레벨의 경우 3.3V이며, 실제 시스템의 스위치의 경우 15V를 사용하는바, 버퍼를 통해 신호레벨을 변환시키고, 버퍼를 사용하여 고장시 PWM 신호가 출력되지 않도록 차단하는 기능을 수행하는 PWM 회로(520);
아날로그로 센싱된 신호를 DSP모듈로 신호를 전달해주는 기능을 수행하되, 센서로부터 출력된 신호를 입력받는데, 입력된 신호에는 Differential 노이즈와 Common 노이즈가 존재할 수 있으므로 이러한 노이즈를 제어하는 차동 필터와 쵸크를 포함하고, 고주파 노이즈를 필터링하기 위해서 저역통과필터를 포함하는 AD컨버터 회로(530); 및
계측 제어기 통신망(CAN: Controller Area Network) 통신에 의해 현재 배터리를 사용하는 모든 고전압 배터리 관리시스템(BMS: Battery Management System)과 통신을 수행하고, RS232 통신에 의해 원격지에 위치한 모니터링서버(MS)와의 통신을 수행하는 통신회로(540);를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템.In an energy storage and conversion system having a DC distribution function,
A grid-connected inverter (100) for coupling with a grid;
A step-up converter (200) for controlling power generated from renewable energy;
A step-down converter 300 for direct current distribution;
A bidirectional converter 400 for charging / discharging the energy storage device; And
When the amount of power stored in the energy storage device is equal to or more than a preset reference, the power stored in the energy storage device and the power generated from the renewable energy are applied to the DC load, and when the amount of power stored in the energy storage device is less than a preset reference, And a controller (500) for controlling the power to be applied to the DC load only,
The control unit 500,
15V, -15V, 5V, -5V, and 3.3V power supply is applied to isolate it to prevent external noise from being applied to the control board by applying voltage to the control board by reducing the voltage applied from the battery to 15V. A power circuit 510 comprised of analog ground, digital ground, and DSP ground;
The signal level output from the DSP module is 3.3V. In actual systems, the switch uses 15V, which converts the signal level through the buffer and blocks the output of the PWM signal in the event of a fault using the buffer A PWM circuit 520 performing the PWM control;
The analog signal is transmitted to the DSP module, and the signal from the sensor is input. Since differential noise and common noise may exist in the input signal, the differential filter and the choke An AD converter circuit 530 including a low pass filter to filter high frequency noise; And
It communicates with all high-voltage battery management system (BMS: Battery Management System) using current battery by controller area network (CAN) communication and communicates with monitoring server (MS) located at remote site by RS232 communication And a communication circuit (540) for performing the DC power distribution function.
상기 계통연계형 인버터(100)는,
계통의 역률 및 고조파함유율(Total Harmonic Distortion: THD)을 계통기준에 부합하도록 제어하는 역률보정(Power Factor Correction: PFC) 기능을 수행하며, 계통사고를 감지하는 경우 감지된 계통의 단독운전을 방지하는 기능을 수행하되,
계통이 정상인 경우, 계통의 역률 및 고조파함유율(Total Harmonic Distortion: THD)을 계통기준에 부합하도록 제어하고, DC 버스를 일정하게 제어하며, 계통사고를 검출하는 단독운전 검출기능을 수행하고,
계통에 사고가 발생한 경우, UPS(Uninterruptible Power Supply)기능 수행을 위해 부하쪽의 출력전압의 정현파를 제어하고, 계통이 복귀되는 경우 이를 검출하여 계통과 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템.The method according to claim 1,
The grid interconnected inverter (100)
Power Factor Correction (PFC) function that controls the power factor and harmonic content of the system (THD) to meet the system standard is performed. In case of detecting a system fault, Function,
When the system is normal, it controls the system's power factor and harmonic content (Total Harmonic Distortion: THD) to meet the system standard, controls the DC bus constantly, performs a single operation detection function to detect system accidents,
And controls the sine wave of the output voltage on the load side to perform an uninterruptible power supply (UPS) function when an accident occurs in the system, and detects the sine wave when the system is returned to be connected to the system. Energy storage and conversion system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130004963A KR101450711B1 (en) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | Dc distribution function with energy storage and conversion system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130004963A KR101450711B1 (en) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | Dc distribution function with energy storage and conversion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140093371A KR20140093371A (en) | 2014-07-28 |
| KR101450711B1 true KR101450711B1 (en) | 2014-10-17 |
Family
ID=51739571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130004963A KR101450711B1 (en) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | Dc distribution function with energy storage and conversion system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101450711B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018230831A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 엘에스산전 주식회사 | Energy storage system |
| KR20200145802A (en) * | 2017-06-14 | 2020-12-30 | 엘에스일렉트릭(주) | An energy storage system possible for uninterruptible power supply |
| KR20230090897A (en) | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 서창전기통신 주식회사 | Multi micro-grid system using multi-circuit power converter |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109921409B (en) * | 2019-04-16 | 2024-01-16 | 清华大学 | Building full-direct-current power supply and storage system and control method |
| KR102634292B1 (en) * | 2021-10-27 | 2024-02-07 | 한국전자기술연구원 | Distribution System for supporting a control of Droop of A/D converter and operating method thereof |
| KR20240039399A (en) * | 2022-09-19 | 2024-03-26 | 삼성전자주식회사 | Electronic apparatus including external charging and discharging battery module and manufacturing method thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008042999A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Power supply device |
| JP2012249471A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Panasonic Corp | Power distribution system |
-
2013
- 2013-01-16 KR KR1020130004963A patent/KR101450711B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008042999A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Power supply device |
| JP2012249471A (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Panasonic Corp | Power distribution system |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018230831A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 엘에스산전 주식회사 | Energy storage system |
| KR20200145802A (en) * | 2017-06-14 | 2020-12-30 | 엘에스일렉트릭(주) | An energy storage system possible for uninterruptible power supply |
| KR102338490B1 (en) * | 2017-06-14 | 2021-12-10 | 엘에스일렉트릭(주) | An energy storage system possible for uninterruptible power supply |
| US11277008B2 (en) | 2017-06-14 | 2022-03-15 | Lsis Co., Ltd. | Energy storage system |
| KR20230090897A (en) | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 서창전기통신 주식회사 | Multi micro-grid system using multi-circuit power converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140093371A (en) | 2014-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11275398B2 (en) | DC microgrid for interconnecting distributed electricity generation, loads, and storage | |
| CN103427430B (en) | A kind of energy management method of mixed energy storage system in microgrid | |
| KR101450711B1 (en) | Dc distribution function with energy storage and conversion system | |
| ES2741429T3 (en) | Electrical supply system with integration of wind energy, solar energy, diesel fuel generator and grid supply | |
| EP2793352B1 (en) | Power supply system and power conditioner for charging and discharging | |
| CN103178553B (en) | A kind of family expenses mixed power supply system | |
| US20170005511A1 (en) | Line interactive ups and controlling method thereof | |
| CN104067499B (en) | Switching power supply device | |
| US8614549B2 (en) | Emergency illumination system based on LED combined LED lamps | |
| CN102624016A (en) | Bidirectional energy flowing flow battery energy storage grid connection device and control method thereof | |
| KR101267803B1 (en) | Commercial grade system interconnected pcs for interface between two grids | |
| CN105610190A (en) | Comprehensive utilization device and system for renewable energy feedback of rail transit vehicle | |
| JP2014075854A (en) | Output control system and photovoltaic power generation system | |
| KR20130051772A (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
| CN102223136A (en) | Non-energy-storing motor-driven system for complementary power supply of wind power generation and electrical network | |
| JP6722295B2 (en) | Power conversion system, power supply system, and power conversion device | |
| KR101473896B1 (en) | Distribution system for hybrid non-interrupting | |
| TW201421858A (en) | Complex power generate system | |
| CN202651815U (en) | Multiple-backup solar power supply system | |
| CN112600212B (en) | Voltage sag protection method and device, computer equipment and storage medium | |
| CN220172864U (en) | Power supply circuit and air conditioning equipment | |
| TWI590554B (en) | Active power compensation system | |
| CN205377446U (en) | A supply circuit and converter system for converter system | |
| CN202384751U (en) | Solar storage battery power supply inversion system | |
| TWI559659B (en) | Active power supply compensation circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171011 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181001 Year of fee payment: 5 |