KR102063741B1 - Power conditioning system and Energy storage system - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 전력변환장치는, 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통, 축전부 및 변환부로부터 제1 센싱전압을 입력받고, 상기 제1 센싱전압에 따라 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 센싱전압의 크기를 배율조정 및 레벨변경한 제2 센싱전압을 출력하는 센싱회로를 포함한다.Power conversion apparatus according to the embodiment, the power storage unit for charging the voltage from the grid; A conversion unit for converting a voltage between the grid and the power storage unit; And a controller configured to receive a first sensing voltage from the grid, the power storage unit, and the conversion unit, and to control an operation of the grid, power storage unit, and the conversion unit according to the first sensing voltage, wherein the controller is configured to control the first sensing voltage. And a sensing circuit for outputting a second sensing voltage obtained by scaling and level changing the size of the circuit.
Description
실시 예는 전력변환장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a power converter.
실시 예는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.Embodiments relate to an energy storage system.
통상적인 ESS(Energy Storage System) 장치는, 계통 측에 전력의 수요가 적을 시 충전을 행하며, 전력의 수요가 많을 시 축전 부 전원을 방전시켜 계통에 전력을 공급하며, 아울러 이와 동시에 무효전력을 계통에 순시로 보정하여 전력을 안정 시키는 역할을 가진다.A typical ESS (Energy Storage System) device charges when the demand for power is low on the grid side, and discharges power from the storage unit when the demand for power is high, and simultaneously supplies reactive power to the grid. It has a role of stabilizing power by instantaneous correction.
이러한 ESS 장치에 포함되는 전력변환장치(Power conditioning system, PCS)는 계통 측 전력을 제공받아 직류 전원으로 변환하고 수신된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 계통 측과 부하 측으로 전달하는 변환부와, 배터리의 직류 전원을 상기 변환부로 공급하는 축전부와 상기 계통, 변환부 및 축전부의 스위치를 제어하는 제어부를 구비한다.A power conditioning system (PCS) included in such an ESS device includes a converter that receives grid-side power, converts the power into DC power, converts the received DC power into AC power, and transfers the power to the grid and the load. A power storage unit for supplying a DC power supply to the conversion unit, and a control unit for controlling switches of the system, the conversion unit, and the power storage unit.
상기 계통, 변환부 및 축전부는 동작 과정에서 과전압이 발생하여, 상기 전력변환장치의 내부 회로가 손상되는 문제점이 있다. 또한, 상기 계통, 변환부 및 축전부의 전압 변화에 따른 스위칭을 통해 안정적인 전력변환이 요구된다.The system, the converting unit and the power storage unit may have an overvoltage in an operation process, thereby causing damage to an internal circuit of the power converter. In addition, stable power conversion is required through switching according to the voltage change of the system, the converter, and the power storage unit.
종래에는 상기 제어부에서 상기 계통, 변환부 및 축전부의 전압을 검출하여 상기 계통, 변환부 및 축전부의 스위치를 제어하여 내부회로 손상을 방지하였으나, 상기 제어부는 일정 범위내의 입력전압에만 작동되며, 상기 검출된 전압과 제어부의 입력전압의 범위가 상이한 문제점이 있었다.Conventionally, the controller detects the voltage of the grid, the converter, and the power storage unit to control the switches of the grid, the converter, and the power storage unit to prevent damage to the internal circuit. However, the controller operates only at an input voltage within a predetermined range. There was a problem that the range of the input voltage and the input voltage of the controller is different.
실시 예는 계통 전압의 급변이 있을 때 제어부를 보호할 수 있는 전력변환장치를 제공한다.The embodiment provides a power converter that can protect the controller when there is a sudden change in the grid voltage.
실시 예는 센싱전압을 왜곡시키지 않고 안정적인 전력변환을 할 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공한다.The embodiment provides an energy storage system capable of stable power conversion without distorting the sensing voltage.
실시 예에 따른 전력변환장치는, 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통, 축전부 및 변환부로부터 제1 센싱전압을 입력받고, 상기 제1 센싱전압에 따라 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 센싱전압의 크기를 배율조정 및 레벨변경한 제2 센싱전압을 출력하는 센싱회로를 포함한다.Power conversion apparatus according to the embodiment, the power storage unit for charging the voltage from the grid; A conversion unit for converting a voltage between the grid and the power storage unit; And a controller configured to receive a first sensing voltage from the grid, the power storage unit, and the conversion unit, and to control an operation of the grid, power storage unit, and the conversion unit according to the first sensing voltage, wherein the controller is configured to control the first sensing voltage. And a sensing circuit for outputting a second sensing voltage obtained by scaling and level changing the size of the circuit.
실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 전력을 공급하는 계통; 상기 전력을 소비하는 부하; 상기 계통으로부터의 전력을 저장하거나 저장된 전력을 상기 부하로 공급하는 전력변환장치를 포함하고, 상기 전력변환장치는, 상기 계통으로부터의 전압을 충전하는 축전부; 상기 계통과 축전부 사이에서 전압을 변환하는 변환부; 및 상기 계통, 축전부 및 변환부로부터 제1 센싱전압을 입력받고, 상기 제1 센싱전압에 따라 상기 계통, 축전부 및 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 센싱전압의 크기를 배율조정 및 레벨변경한 제2 센싱전압을 출력하는 센싱회로를 포함한다.Energy storage system according to an embodiment, the system for supplying power; A load consuming the power; A power converter configured to store power from the system or to supply stored power to the load, wherein the power converter includes: a power storage unit configured to charge a voltage from the system; A conversion unit for converting a voltage between the grid and the power storage unit; And a controller configured to receive a first sensing voltage from the grid, the power storage unit, and the conversion unit, and to control an operation of the grid, the power storage unit, and the conversion unit according to the first sensing voltage. And a sensing circuit for outputting a second sensing voltage obtained by scaling and level changing the size of the circuit.
실시 예에 따른 전력변환장치는 제어부의 내부회로의 손상을 방지하는 보호부를 구비하여 계통 전압의 급변이 있더라도 제어부를 보호할 수 있다.The power converter according to the embodiment may include a protection unit for preventing damage to the internal circuit of the control unit to protect the control unit even if there is a sudden change in the system voltage.
실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 아날로그 회로를 이용하여 센싱 전압의 크기를 배율조정하고, 전압의 레벨을 변경하여 센싱전압을 왜곡시키지 않고 안정적인 전력변환을 수행할 수 있다.The energy storage system according to the embodiment may scale the magnitude of the sensing voltage using an analog circuit, and perform stable power conversion without distorting the sensing voltage by changing the voltage level.
도 1은 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 전력변환장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시 예에 따른 전력변환장치와 계통간의 연결관계를 도시한 회로도이다.
도 4는 실시 예에 따른 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 실시 예에 따른 센싱회로를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram illustrating an energy storage system according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to an embodiment.
3 is a circuit diagram illustrating a connection relationship between a power converter and a grid according to an embodiment.
4 is a block diagram illustrating a controller according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating a sensing circuit according to an exemplary embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
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.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. .
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
도 1을 참조하면 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 계통(10), 부하(20), 전력변환장치(30) 및 스위치(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the energy storage system according to the embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 부하(20) 및 전력변환장치(30)에 전력을 전달한다. 상기 계통(10)은 상기 부하(20)의 소비에 필요한 전력을 공급하고, 상기 전력변환장치(30)의 충전에 필요한 전력을 전달할 수 있다. 또한, 상기 계통(10)은 상기 전력변환장치(30)의 충전 또는 방전 판단에 필요한 각종정보 및 전기 요금 산출에 필요한 정보 등을 상기 전력변환장치(30)로 제공하는 시스템으로 전력 거래소 등의 시스템을 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 전기 사용량 및 전기 요금을 관리하는 각종 관리 서버를 포함할 수 있다. 상기 계통(10)은 차량, 태양 전지 또는 가정용 축전 시스템 등일 수 있다.The
상기 부하(20)는 상기 계통(10) 또는 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받아 이를 소비할 수 있다. 상기 부하(20)는 상기 스위치(40)가 단락되는 경우 상기 계통(10)으로부터 전력을 공급받고, 상기 스위치(40)가 개방되는 경우 상기 전력변환장치(30)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10)으로부터 실시간으로 변화하는 전기요금정보를 수신하여 상기 계통(10)으로부터 전기를 구매하여 축전지에 저장하거나, 상기 저장된 전기를 상기 계통(10)으로 판매할 수 있다. 또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전된 전기를 상기 부하(20)로 공급할 수 있다. 상기 전력변환장치(30)는 내부의 축전지로부터 상기 축전지에 충전된 전기의 충전량 정보를 수신하여, 상기 축전지에 전기를 충전 또는 방전할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 계통(10) 및 부하(20)와 유선 또는 무선 통신 방식 및 전력선 통신(PLC, power line communication) 방법을 포함하는 다양한 통신 방법으로 전기의 충전/방전에 필요한 정보를 서로 송신 또는 수신할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 충전/방전에 기준이 되는 상기 계통(10)의 요금 정보와, 요금 산출을 위한 충전량 또는 방전량 계측 정보와, 구입 및 지출 정보를 계통(10)과 서로 송신 또는 수신할 수 있다.The
또한, 상기 전력변환장치(30)는 충전/방전의 기준이 되는 상기 계통(10)의 요금 정보를 기초로 하여, 다양하게 충전 및 방전 기준과 이를 통한 구매 및 판매의 기준을 설정할 수 있으며, 원격으로 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전력변환장치(30)는 사용자 정보 인식을 통하여 계통(10)과 전력(전기)을 판매 및 구매하는 량과 비용 정보를 계통(10)에 송신하여 비용을 과금하고, 판매 금액을 자동으로 정산을 수 있도록 하는 과금 기능 관련 정보를 계통(10)과 송신 또는 수신할 수 있다.In addition, the
상기 실시 예에서는 상기 전력변환장치(30)의 충방전 제어 및 상기 부하(20)로의 전력전달 주체를 상기 전력변환장치(30)에서 판단하는 것을 예시하였으나, 별도의 제어부를 이용하여 충방전 제어 및 전력 전달 판단을 할 수 있다. 이 경우 상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부의 제어에 따라 충방전을 수행할 수 있다.
In the above embodiment, the charging and discharging control of the
도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 전력변환장치(30)는 계통과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 전력변환장치(30)는 제어부(100), 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.The
상기 전력변환장치(30)는 상기 제어부(100)의 제어에 의해 상기 계통(10)으로 전달되는 교류입력전원을 상기 축전부(140)에 저장하고, 필요 시 예를 들어 교류 입력전원이 차단되는 경우 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10) 방향으로 전력을 발전할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)를 제어하는 제어신호를 각 구성으로 인가할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 계통(10)과 상기 축전부(140) 사이의 충방전을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부(100)는 전력변환장치(30)의 각 구성에 포함되는 스위치를 제어함으로써 상기 전력변환장치(30)의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전압를 센싱하여, 상기 전력변환장치(30)의 각 구성에 과전압이 인가되는 경우 상기 전력변환장치(30)의 동작을 멈추게 할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 계통(10), 승감압부(130) 및 전원부(150)의 전압을 센싱하여 상기 전압이 기준전압 이상인 경우 과전압으로 판단하여, 상기 전력변환장치(30)의 동작을 멈추게 하여 상기 전력변환장치(30)의 내부구성을 보호할 수 있다. 상기 전력변환장치(30)는 상기 과전압으로 판단되는 경우 상기 전력변환장치(30)의 내부에 포함된 스위치를 개방함으로써 상기 전력변환장치(30)의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부(100)는 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전압을 센싱하여, 상기 전력변환장치(30)의 구동을 제어하므로, 안정적인 전력변환이 가능하도록 할 수 있다.The
상기 필터부(110)는 상기 계통(10) 또는 상기 변환부(120)의 출력 또는 입력 교류 전원으로부터 발생하는 노이즈 및 서지 전압 등을 필터링할 수 있다. 상기 필터부(110)는 양방향 필터로 동작할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 양방향 컨버터로서, 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)가 충전되는 경우 입력교류전원을 정류하고, 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달하며, 상기 축전부(140)의 발전시에는 상기 축전부(140)의 직류 전압을 교류로 변환하여 상기 필터부(110)를 통해 계통(10) 측으로 전달할 수 있다. 다시 말해, 상기 변환부(120)는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 직류전압을 교류전압으로 변환할 수 있다.The
상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)로부터 공급되는 직류전압을 상기 축전부(140)가 저장할 수 있는 레벨로 감압하여 상기 축전부(140)로 전달할 수 있다. 상기 승감압부(130)는 상기 축전부(140)로부터 공급되는 직류전압을 승압하여 상기 변환부(120)로 전달할 수 있다.The
상기 축전부(140)는 배터리일 수 있다. 상기 축전부(140)는 상기 계통(10)에서 상기 승감압부(130)를 통해 전달되는 직류전압을 저장하고, 상기 제어부(100)로부터의 제어신호에 따라 상기 저장된 직류전압을 출력할 수 있다.
The
도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 전력변환장치는 필터부(110), 변환부(120), 승감압부(130) 및 축전부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power converter according to the embodiment may include a
상기 계통(10)은 상기 필터부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제어부(110)는 상기 계통(10)의 양단의 전압을 센싱할 수 있다.The
상기 필터부(110)는 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 인덕터(L1)는 상기 제3 인덕터(L3)와 직렬로 연결되고, 상기 제2 인덕터(L2)는 상기 제4 인덕터(L4)와 직렬로 연결될 수 있다. 상기 커패시터(C)는 상기 제1 인덕터(L1) 및 제3 인덕터(L3) 사이와 상기 제2 인덕터(L2) 및 제4 인덕터(L4) 사이를 연결할 수 있다.The first inductor L1 may be connected in series with the third inductor L3, and the second inductor L2 may be connected in series with the fourth inductor L4. The capacitor C may be connected between the first inductor L1 and the third inductor L3 and between the second inductor L2 and the fourth inductor L4.
상기 제1 내지 제4 인덕터(L1 내지 L4)와 커패시터(C)를 포함하는 필터부(110)는 상기 계통(10)으로부터 상기 축전부(140)로 교류 전압을 저장할 때 발생할 수 있는 노이즈 및 정전기를 필터링하고, 상기 축전부(140)로부터 상기 계통(10)으로 전압이 출력될 때 발생할 수 있는 정전기를 필터링할 수 있다.The
상기 변환부(120)는 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4), 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4) 및 연결 커패시터(Clink)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4) 및 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에서 브리지를 형성할 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 and the first to fourth diodes D1 to D4 may form a bridge between the first and second nodes N1 and N2.
상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S4)에 의해 각각 제어될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)는 각각 상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 신호(S1 내지 S6)는 상기 제어부(100)로부터 인가될 수 있다.The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be controlled by first to fourth signals S1 to S4, respectively. The first to fourth transistors Q1 to Q4 may be connected in parallel with the first to fourth diodes D1 to D4, respectively. The first to fourth signals S1 to S6 may be applied from the
상기 제1 트랜지스터(Q1) 및 제1 다이오드(D1)는 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2) 및 제2 다이오드(D2)는 상기 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The first transistor Q1 and the first diode D1 are connected between the first node N1 and the third node N3, and the second transistor Q2 and the second diode D2 are connected to each other. It may be connected between the first node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 트랜지스터(Q3) 및 제3 다이오드(D3)는 상기 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터(Q4) 및 제4 다이오드(D4)는 상기 제2 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The third transistor Q3 and the third diode D3 are connected between the second node N2 and the third node N3, and the fourth transistor Q4 and the fourth diode D4 are connected to each other. It may be connected between the second node N1 and the fourth node N4.
상기 제3 노드(N3)는 상기 제3 인덕터(L3)와 상기 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3) 사이의 접점이고, 상기 제4 노드(N4)는 상기 제4 인덕터(L4)와 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q4) 사이의 접점일 수 있다.The third node N3 is a contact between the third inductor L3 and the first and third transistors Q1 and Q3, and the fourth node N4 is connected to the fourth inductor L4 and the fourth inductor L4. It may be a contact point between the second and third transistors Q2 and Q4.
상기 제1 및 제4 트랜지스터(Q1, Q4)가 동시에 동작하고, 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q3)가 동시에 동작함으로써, 제1 및 제2 노드(N1, N2)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 상기 제3 및 제4 노드(N3, N4) 로 전달하거나, 상기 제3 내지 제4 노드(N3 내지 N4)의 교류전압을 상기 직류전압으로 변환하여 상기 제1 및 제2 노드(N1, N2)로 전달할 수 있다.The first and fourth transistors Q1 and Q4 operate simultaneously, and the second and third transistors Q2 and Q3 operate simultaneously, thereby alternating DC voltages of the first and second nodes N1 and N2. Converts the voltage to the third and fourth nodes N3 and N4, and transfers the AC voltages of the third to fourth nodes N3 to N4 to the DC voltages to convert the voltage into the DC voltage. N1, N2).
상기 제1 내지 제4 다이오드(D1 내지 D4)는 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 보호 소자로서, 역전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.The first to fourth diodes D1 to D4 are protection elements of the first to fourth transistors Q1 to Q4 and may block a reverse current from flowing.
상기 연결 커패시터(Clink)는 제1 및 제2 노드(N1, N2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 연결 커패시터(Clink)는 상기 승감압부(130)로부터 인가받은 직류전압을 저장하였다가 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로 전달하거나, 상기 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)로부터 입력되는 전압을 평활하여 상기 승감압부(130)로 전달할 수 있다.The connection capacitor Clink may be connected between the first and second nodes N1 and N2. The connection capacitor Clink stores the DC voltage applied from the
상기 제어부(100)는 상기 변환부(120)의 전압을 센싱할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 연결 커패시터(Clink) 양단의 전압을 센싱할 수 있다. The
상기 승감압부(130)는 2개의 트랜지스터(Qa, Qb), 상기 트랜지스터(Qa, Qb)와 각각 병렬로 연결되는 2개의 다이오드(Da, Db) 및 상기 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 사이에 연결되는 인덕터(La)와 커패시터(Ca)를 포함한다. 상기 승감압부(130)는 상기 변환부(120)의 상기 연결 커패시터(Clink)에 저장된 전압을 감압하여, 상기 축전부(140)로 전달할 수 있고, 상기 축전부(140)로부터 전달받은 전압을 승압하여 상기 변환부(120)의 연결 커패시터(Clink)로 인가할 수 있다. 상기 승감압부(130)의 2개의 트랜지스터(Qa, Qb) 또한 상기 제어부(100)에 의해 제어될 수 있다.The
상기 제어부(100)는 상기 축전부(140) 양단의 전압을 센싱할 수 있다.
The
도 4를 참조하면, 실시 예에 따른 제어부(100)는 센싱회로(101), 신호 처리부(107) 및 레벨 시프터(109)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 제어부(100)는 도 3에 도시된 전압을 입력받고 이를 통해 제어신호(con)를 생성하여 출력한다. 상기 제어부(100)는 도 3에 도시된 전압을 제1 센싱전압(Vs1)으로 입력받고, 이를 통해 제어 신호(con)를 생성하여 출력할 수 있다.The
상기 제1 센싱전압(Vs1)은 상기 전력변환장치(30) 각 구성의 전압일 수 있다. 상기 제1 센싱전압(Vs1)은 상기 계통(10), 변환부(120) 및 축전부(140)의 전압일 수 있다. 상기 제1 센싱전압(Vs1)은 상기 도 3에 도시된 전압일 수 있다.The first sensing voltage Vs1 may be a voltage of each component of the
상기 센싱회로(101)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)을 입력받고, 제2 센싱 전압(Vs2)을 출력한다. 상기 센싱회로(101)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)을 입력받고, 상기 제1 센싱전압(Vs1)의 크기를 배율조정하고, 배율조정된 전압의 레벨을 변경하여 상기 제2 센싱전압(Vs2)로 출력할 수 있다. 즉, 상기 센싱회로(101)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)을 입력받고, 이를 스케일링(scaleing) 및 레벨 시프팅(level shifting)하여 상기 제2 센싱전압(Vs2)을 출력한다.The
상기 제2 센싱전압(Vs2)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)을 배율조정한 후 레벨변경한 전압일 수 있다. 상기 제2 센싱전압(Vs2)은 상기 신호 처리부(107)로 입력된다.The second sensing voltage Vs2 may be a voltage level changed after scaling the first sensing voltage Vs1. The second sensing voltage Vs2 is input to the
상기 신호 처리부(107)는 상기 제2 센싱전압(Vs2)을 입력받고, 상기 제2 센싱전압(Vs2)을 연산하여 선제어신호(precon)를 출력할 수 있다. 상기 제2 센싱전압(Vs2)은 상기 신호 처리부(107)가 처리할 수 있는 범위 내의 전압일 수 있다. 상기 제2 센싱전압(Vs2)은 상기 신호 처리부(107)가 처리할 수 있는 양의 전압값을 가지는 전압일 수 있다. 상기 제2 센싱전압(Vs2)은 0V 내지 3V일 수 있다.The
상기 센싱회로(101)는 상기 제1 센싱전압(V1)을 상기 신호처리부(107)가 처리할 수 있는 제2 센싱전압(V2)으로 변경하여 상기 신호 처리부(107)가 전력변환장치(30)의 각구성의 전압을 인지하여, 안정적으로 구동되도록 할 수 있다.The
상기 선제어신호(precon)는 상기 전력변환장치(30)의 각 구성을 제어하여 일정 레벨의 전압 및 전류를 출력하기 위한 신호일 수 있다. 상기 선제어신호(precon)는 PWM(Pulse Width Modulation)신호일 수 있다.The pre-control signal precon may be a signal for controlling each component of the
상기 레벨 시프터(109)는 상기 선제어신호(precon)를 입력받고, 제어신호(con)를 출력할 수 있다. 상기 레벨 시프터(109)는 상기 선제어신호(precon)를 증폭하여 제어신호(con)로 출력할 수 있다.The
상기 제어신호(con)는 상기 전력변환장치(30)의 출력을 안정화시키는 역할을 할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 전력변환장치(30)의 트랜지스터의 온오프를 제어하여 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전압을 일정레벨로 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 변환부(120) 및 승감압부(130)를 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 상기 변환부(120)의 제1 내지 제4 트랜지스터(Q1 내지 Q4)와 상기 승감압부(130)의 2개의 트랜지스터(Qa, Qb)의 온오프를 제어하여 상기 전력변환장치(30)의 각 구성의 전압을 일정레벨로 제어할 수 있다. 상기 제어신호(con)는 PWM신호일 수 있다.
The control signal con may serve to stabilize the output of the
도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 센싱회로(101)는 보호부(102), 증폭부(103) 및 변경부(104)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 보호부(101)는 제1 연산 증폭기(Amp1)를 포함할 수 있다. 상기 보호부(101)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)을 입력받고, 제1 전압(V1)을 출력할 수 있다.The
상기 제1 연산 증폭기(Amp1)의 비반전 입력단에는 제1 센싱전압(Vs1)이 입력되고, 상기 제1 연산 증폭기(Amp1)의 반전 입력단과 출력단은 연결될 수 있다. 상기 제1 연산 증폭기(Amp1)의 출력단으로 출력되는 전압은 상기 제1 전압(V1)일 수 있다. A first sensing voltage Vs1 is input to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier Amp1, and an inverting input terminal and an output terminal of the first operational amplifier Amp1 may be connected. The voltage output to the output terminal of the first operational amplifier Amp1 may be the first voltage V1.
상기 제1 연산 증폭기(Amp1)의 입력 임피던스는 상기 전력변환장치(30)의 임피던스 보다 커서, 상기 제1 센싱전압(Vs1)의 변화가 크더라도 상기 센싱 회로(101)에 영향이 없다. 즉, 상기 보호부(102)는 상기 제1 센싱전압(Vs1)의 변동에 의한 상기 센싱회로(101)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보호부(102)는 상기 센싱회로(101) 뿐만 아니라, 상기 센싱회로(101)에 연결된 신호처리부(107) 및 레벨 시프터(109)의 손상을 방지할 수 있다. 상기 보호부(102)는 상기 제어부(100)의 내부회로의 손상을 방지할 수 있다. 상기 보호부(102)는 상기 센싱회로(101)를 보호할 뿐, 전압을 변경시키지 않으므로, 상기 제1 전압(V1)은 상기 제1 센싱 전압(Vs1)일 수 있다.The input impedance of the first operational amplifier Amp1 is greater than the impedance of the
상기 증폭부(103)는 제2 연산 증폭기(Amp2)를 포함할 수 있다. 상기 증폭부(103)는 제1 전압(V1) 및 제1 기준전압(Vref)을 입력받고, 이를 스케일링하여 제2 전압(V2)으로 출력할 수 있다. 다시 말해, 상기 증폭부(103)는 상기 제1 전압(V1)의 크기를 배율조정하여 상기 제2 전압(V2)으로 출력할 수 있다.The
상기 제2 연산 증폭기(Amp2)의 비반전 입력단에는 상기 제1 기준전압(Vref)이 입력되고, 상기 제2 연산 증폭기(Amp2)의 반전 입력단에는 상기 제1 전압(V1) 인가될 수 있다. 상기 제2 연산 증폭기(Amp2)의 반전 입력단과 출력단은 연결될 수 있다.The first reference voltage Vref may be input to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier Amp2, and the first voltage V1 may be applied to the inverting input terminal of the second operational amplifier Amp2. The inverting input terminal and the output terminal of the second operational amplifier Amp2 may be connected.
도시하지 않았지만, 상기 절연부(102)와 상기 증폭부(103) 사이에는 저항이 연결될 수 있고, 상기 제2 연산 증폭기(Amp2)의 반전 입력단과 출력단 사이에는 저항이 연결될 수 있다.Although not shown, a resistor may be connected between the
상기 제2 연산 증폭기(Amp2)는 상기 제1 전압(V1)의 크기를 배율조정하여 제2 전압(V2)으로 출력할 수 있다.The second operational amplifier Amp2 may scale the magnitude of the first voltage V1 to output the second voltage V2.
상기 변경부(104)는 제3 연산 증폭기(Amp3)를 포함할 수 있다. 상기 변경부(104)는 제2 전압(V2) 및 제2 기준전압(Vref2)을 입력받고, 상기 제2 전압(V2)의 레벨을 변경하여 제2 센싱전압(Vs2)으로 출력할 수 있다.The
상기 제3 연산 증폭기(104)의 반전 입력단에는 제2 전압(V2)이 인가되고, 상기 제3 연산 증폭기(104)의 비반전 입력단에는 제2 기준전압(Vref2)이 인가되고, 상기 제3 연산 증폭기(104)의 출력단은 제2 센싱 전압(Vs2)을 출력할 수 있다.The second voltage V2 is applied to the inverting input terminal of the third
실시 예에서 상기 센싱회로(101)는 상기 전력변환장치(30)로부터의 제1 센싱 전압(Vs1)의 크기를 배율조정하고, 레벨 변경하여, 상기 신호 처리부(107)에 전달함으로써, 상기 제1 센싱전압(Vs1)의 왜곡없이 상기 제2 센싱전압(Vs2)으로 전달할 수 있어, 신호의 왜곡을 방지하여, 안정된 전력변환장치(30)의 가동이 가능하다.In an embodiment, the
실시 예에 따른 센싱회로(101)는 디지털 회로가 아닌 아날로그 회로로 형성되어 외부 노이즈, 처리속도, 대역폭 제한 등에서 신호 처리가 용이한 장점이 있다. 또한, 상기 제어부(100)가 위상 고정 루프(Phase lock loop)와 연동되는 경우 출력 주파수의 변동을 줄일 수 있는 장점이 있다.
The
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that the contents related to such a combination and modification are included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely illustrative and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains are described above within the scope not departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
10: 계통
20: 부하
30: 전력변환장치
40: 스위치
100: 제어부
101: 센싱 회로
102: 보호부
103: 증폭부
104: 변경부
107: 신호처리부
109: 레벨 시프터
110: 필터부
120: 변환부
130: 승감압부
140: 축전부10: system
20: load
30: power inverter
40: switch
100: control unit
101: sensing circuit
102: protection
103: amplifier
104: change part
107: signal processing unit
109: level shifter
110: filter unit
120: converter
130: pressure reducing unit
140: power storage
Claims (10)
상기 계통과 축전부 사이에 배치되어 상기 계통의 전력을 상기 축전부에 충전 가능한 전력으로 변환하고, 상기 축전부로부터의 방전 전력을 상기 계통에 공급 가능한 전력으로 변환하는 변환부; 및
상기 계통, 상기 축전부 및 상기 변환부로부터 제1 센싱전압을 입력받고, 상기 제1 센싱전압에 따라 상기 계통, 상기 축전부 및 상기 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 변환부와 절연되고, 상기 제 1 센싱 전압의 크기를 변경한 제 2 센싱 전압을 출력하는 센싱회로와,
상기 제 2 센싱 전압을 수신하고 제어 신호를 생성하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 센싱회로는,
상기 전력 변환부와 절연되고, 상기 제 1 센싱 전압을 수신하고 제 1 전압을 출력하며, 제 1 연산 증폭기를 포함하는 보호부;
상기 제 1 전압을 수신하고, 상기 제 1 전압의 크기를 배율 조정하여 제 2 전압으로 출력하며, 제 2 연산 증폭기를 포함하는 증폭부; 및
상기 제 2 전압을 수신하고, 상기 제 2 전압의 레벨을 변경하여 상기 제 2 센싱 전압을 출력하며, 제 3 연산 증폭기를 포함하고,
상기 제1 전압의 크기는,
상기 제1 센싱 전압의 크기와 동일한 전력변환장치.A power storage unit for charging electric power transmitted from the system;
A conversion unit disposed between the grid and the power storage unit to convert the power of the grid into power that can be charged in the power storage unit, and convert discharge power from the power storage unit into power that can be supplied to the grid; And
A control unit configured to receive a first sensing voltage from the system, the power storage unit, and the conversion unit, and control an operation of the system, the power storage unit, and the conversion unit according to the first sensing voltage,
The control unit,
A sensing circuit insulated from the converter and outputting a second sensing voltage in which the magnitude of the first sensing voltage is changed;
A signal processor configured to receive the second sensing voltage and generate a control signal,
The sensing circuit,
A protection unit insulated from the power converter, receiving the first sensing voltage, outputting a first voltage, and including a first operational amplifier;
An amplifier configured to receive the first voltage, scale the magnitude of the first voltage, output the second voltage, and include a second operational amplifier; And
Receiving the second voltage, changing the level of the second voltage to output the second sensing voltage, and including a third operational amplifier,
The magnitude of the first voltage is,
The power conversion device equal to the magnitude of the first sensing voltage.
상기 보호부를 구성하는 상기 제1 연산 증폭기의 입력 임피던스는,
상기 변환부의 임피던스보다 큰 전력변환장치.The method of claim 1,
Input impedance of the first operational amplifier constituting the protection unit,
Power conversion device larger than the impedance of the conversion unit.
상기 센싱회로는 아날로그 회로인 전력변환장치.The method of claim 2,
And the sensing circuit is an analog circuit.
상기 제어부는,
상기 신호 처리부로부터의 제어신호를 증폭하여, 상기 계통, 상기 축전부 및 상기 변환부로 각각 공급하는 레벨 시프터를 포함하는 전력변환장치.The method of claim 1,
The control unit,
And a level shifter to amplify a control signal from the signal processor and to supply the system, the power storage unit, and the conversion unit, respectively.
Priority Applications (1)
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KR1020130117557A KR102063741B1 (en) | 2013-10-01 | 2013-10-01 | Power conditioning system and Energy storage system |
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KR200249320Y1 (en) * | 2001-06-05 | 2001-11-16 | 김강철 | Apparatus for transforming rotation numbers of motor into voltage |
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- 2013-10-01 KR KR1020130117557A patent/KR102063741B1/en active IP Right Grant
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