KR20220110441A - Hybrid DC power supply using optical communication - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a hybrid DC power system comprising a plurality of power generation sources including a photovoltaic power generation device, a fuel cell power generation device, and a flow cell. The hybrid DC power system comprises: a photovoltaic converter converting a photovoltaic power generation voltage of a photovoltaic power generation device into a system voltage (V_in); a fuel cell converter converting a fuel cell power generation voltage of a fuel cell power generation device into the system voltage (V_in); a flow cell converter converting a flow cell voltage to the system voltage (V_in); a balance monitoring unit located at a part in which an output of the photovoltaic converter, an output of the fuel cell converter, and an output of the flow cell converter are connected in parallel, connected to a positive electrode leading wire of a plurality of two power source sets among the photovoltaic power generation device, the fuel cell power generation device, and the flow cell to compare a voltage and current of the connected two power source sets and then detect relative output fluctuations, and transmitting a plurality of optical signals corresponding to the detected relative output fluctuations; and a power supply control device receiving the plurality of optical signals corresponding to the detected relative output fluctuations, including a balance control unit which stably supplies DC power required to a load regardless of a daily change in a photovoltaic power output based on the plurality of received optical signals, and controlling the hybrid DC power supply system. Accordingly, the hybrid DC power system can quickly and easily identify power imbalance generated from distributed power sources within a small-scale system with an optical communication method.

Description

광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템{Hybrid DC power supply using optical communication} Hybrid DC power supply using optical communication

본 발명은 직류전원시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광통신을 이용하는 직류전원시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a DC power supply system, and more particularly, to a DC power supply system using optical communication.

분산전원 및 신재생에너지 기술의 발달로 소규모 계통망(마이크로그리드)의 개발 및 구축이 관심을 받고 있는 추세다. 특히 타 발전원 대비 설치비용이 높지 않은 태양광과 설치조건이 용이한 연료전지는 건물 등 중소규모 시설에 적합한 신재생원으로 평가받고 있다. With the development of distributed power and renewable energy technologies, the development and construction of a small grid (microgrid) is attracting attention. In particular, solar power, which is not expensive to install compared to other power sources, and fuel cells, which are easy to install, are evaluated as new and renewable sources suitable for small and medium-sized facilities such as buildings.

태양광 발전은 시각과 기후에 따라 발전량이 변화하는 특성이 있으며, 인위적으로 발전량을 증가시킬 수 있는 수단이 존재하지 않은 경직성 전원에 속한다. 그래서 태양광 단독으로 모든 시간대의 부하를 담당하는 것이 불가하며, 에너지저장장치를 조합하더라도 태양광의 설치면적에 한계가 있으므로, 자체 전원으로 필요전력의 대부분을 해결하고 더 나아가 송전이 가능한 마이크로그리드를 구성하는 데에는 연료전지와 같은 보완수단이 요구된다. Solar power generation has a characteristic that the amount of power generation varies depending on the time and climate, and belongs to a rigid power source that does not have a means to artificially increase the amount of power generation. Therefore, it is impossible to handle the load at all times by solar power alone, and even if an energy storage device is combined, there is a limit to the installation area of solar power. This requires complementary means such as fuel cells.

태양광과 연료전지는 1차 발전출력이 직류 형태이며, 전기차 등 직류사용기기의 비중이 점차 증가하면서 분산된 직류 전류원과 직류 부하를 연결하는 형태로 직류 방식 마이크로그리드의 구성이 제안되었으며, 발전측에서 교류로 변환한 후 부하에서 직류로 재변환하는 과정에서 발생하는 손실을 최소화하는 방식으로 주목되고 있다. For solar power and fuel cells, the primary power generation output is in the form of direct current, and as the proportion of direct current-using devices such as electric vehicles is gradually increasing, a DC microgrid has been proposed in the form of connecting a distributed DC current source and a DC load. It is attracting attention as a method that minimizes the loss that occurs in the process of re-conversion from the load to DC after converting from AC to AC.

공개특허공보 공개번호 제10-2020-0008314호, 마이크로그리드의 분산 전원 시스템Unexamined Patent Publication No. 10-2020-0008314, Distributed Power System of Microgrid

본 발명은 노이즈 발생 위험이 적은 광통신 방식으로 소규모 계통 내의 분산된 전원에서 발생하는 전력 불균형을 빠르고 손쉽게 파악할 수 있는 하이브리드 직류전원시스템을 제공한다. The present invention provides a hybrid DC power supply system capable of quickly and easily identifying power imbalance occurring in distributed power sources in a small-scale grid using an optical communication method with a low risk of noise generation.

또한 본 발명은 경직성 또는 용량 순서에 따라 전력 공급량을 배분하여 계통 내 부하에 필요한 전력 공급을 안정적으로 유지하면서도 연료전지를 포함한 보조발전원의 전력생산을 최소화힐 수 있는 하이브리드 직류전원시스템을 제공한다. In addition, the present invention provides a hybrid DC power supply system capable of minimizing power production from auxiliary power sources, including fuel cells, while stably maintaining power supply required for loads in the grid by distributing power supply according to rigidity or capacity order.

본 발명의 일 측면에 따른 태양광발전장치, 연료전지발전장치 및 흐름전지를 포함하는 복수의 발전원을 포함하는 하이브리드 직류전원시스템은, 태양광발전장치의 태양광발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 태양광컨버터; 연료전지발전장치의 연료전지발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 연료전지컨버터; 흐름전지전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 흐름전지컨버터; 태양광컨버터의 출력, 연료전지컨버터의 출력, 흐름전지컨버터의 출력이 서로 병렬로 연결되는 부분에 위치되며, 태양광발전장치, 연료전지발전장치 및 흐름전지 중 복수의 2개의 발전원 세트의 양극 도선과 각각 연결되어 연결된 2개의 발전원 세트의 전압 및 전류를 비교하여 상대적 출력변동을 감지하고, 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 전송하는 균형감시부; 및 상기 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 수신하고, 수신된 복수의 광신호에 기초하여 태양광 출력의 일중 변화에 관계없이 부하에 필요한 직류 전력을 안정적으로 공급하는 균형제어부를 포함하며 하이브리드 직류전원시스템을 제어하는 전력공급제어장치; 를 포함한다. A hybrid DC power system including a plurality of power generation sources including a photovoltaic power generation device, a fuel cell power generation device and a flow battery according to an aspect of the present invention is a system voltage (V in ) ) to a solar converter; a fuel cell converter converting the fuel cell power generation voltage of the fuel cell power generation device into a grid voltage (V in ); a flow battery converter for converting a flow battery voltage into a grid voltage (V in ); The output of the photovoltaic converter, the output of the fuel cell converter, and the output of the flow cell converter are located in a portion where they are connected in parallel to each other, and the anode of a plurality of sets of two power sources among the photovoltaic power generation device, the fuel cell power generation device and the flow cell a balance monitoring unit for detecting a relative output change by comparing the voltage and current of the two sets of power generation sources connected to the conductor, respectively, and transmitting a plurality of optical signals corresponding to the sensed relative output change; and a balance control unit for receiving a plurality of optical signals corresponding to the sensed relative output fluctuations, and stably supplying DC power required to a load regardless of a daily change in solar output based on the plurality of received optical signals and a power supply control device for controlling the hybrid DC power system; includes

균형감시부는, 태양광발전장치의 출력전력(PPVC), 연료전지발전장치의 출력전력(PFCC) 및 흐름전지 출력전력(PFBC)의 변동을 각각 복수의 전류형태로 감지하는 전류인식부; 감지된 각각 복수의 전류형태신호를 각각 대응하는 복수의 전압신호로 변경하는 증폭변환부; 증폭변환부의 각각의 복수의 전압신호에 기초하여 복수의 반도체 스위치를 개폐하는 스위치부; 및 복수의 반도체 스위치의 개폐에 기초하여 복수의 발광 소자로 구성되어 전기적 자극을 받아 복수의 광신호를 전송하는 광신호송신부; 를 포함하고, 전류인식부는 입력 전원의 동일한 극끼리를 연결하는 도선과 전류 흐름을 구분하기 위한 복수의 다이오드, 전력의 흐름을 억제하는 커패시터를 포함하여 구성될 수 있다.The balance monitoring unit is a current recognition unit that detects variations in the output power (P PVC ) of the solar power generation device, the output power (P FCC ) and the flow battery output power (P FBC ) of the fuel cell power generation device in a plurality of current forms, respectively. ; an amplification converter for changing each of the sensed plurality of current type signals into a plurality of voltage signals corresponding thereto; a switch unit for opening and closing a plurality of semiconductor switches based on each of the plurality of voltage signals of the amplification conversion unit; and an optical signal transmitter configured with a plurality of light emitting elements based on opening and closing of a plurality of semiconductor switches and receiving electrical stimulation to transmit a plurality of optical signals; Including, the current recognition unit may be configured to include a plurality of diodes for separating the current flow from the conducting wire connecting the same poles of the input power source, and a capacitor for suppressing the flow of power.

균형감시부의 전류인식부는, 태양광발전장치와 연료전지발전장치 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-연료전지 감지기; 태양광발전장치와 흐름전지 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-흐름전지 감지기; 및 연료전지발전장치와 흐름전지 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 연료전지-흐름전지 감지기;를 포함하고, 전류인식부로 유입되는 전류신호를 +전류신호, 전류인식부로부터 유출되는 전류신호를 -전류신호로 정의할 때, 광신호송신부는 +전류신호 및 -전류신호 각각에 대응하는 복수의 광전소자를 포함하도록 구성될 수 있다.The current recognition unit of the balance monitoring unit includes: a photovoltaic-fuel cell sensor for confirming a relative output change between the photovoltaic power generation device and the fuel cell power generation device; Photovoltaic-flow cell sensor for checking the relative output variation between the photovoltaic device and the flow cell; and a fuel cell-flow cell detector for confirming a relative output change between the fuel cell power generation device and the flow cell, including a current signal flowing into the current recognition unit as a + current signal, and a current signal flowing out from the current recognition unit as a -current When defined as a signal, the optical signal transmitter may be configured to include a plurality of photoelectric elements corresponding to the + current signal and the - current signal, respectively.

연료전지발전장치는, 연료전지출력전력을 제어하는 발전장치제어기; 및 균형감시부로부터 송신되는 제1 광신호를 수신하는 제1 광신호수신부 및 균형제어부에 제2 광신호를 송신하는 제1 광신호복제부를 포함하는 발전신호송수신부; 를 포함하고, 제1 광신호수신부는 균형감지부의 제1 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 제1 감광소자의 집합으로 구성되고, 제1 광신호복제부는 복수의 제1 발광소자의 집합으로 구성되고, 제1 광신호수신부의 복수의 감광소자와 제1 광신호복제부의 복수의 발광소자가 일 대 일로 직렬 연결되어, 각 감광소자의 동작으로 인하여 발생한 전류가 일 대 일로 직렬연결된 각 발광소자를 구동하고, 각 제1 발광소자의 전류신호 혹은 전압신호를 발전장치제어기에 전달할 수 있다. A fuel cell power generation device includes: a power generation device controller for controlling fuel cell output power; and a power generation signal transmitting and receiving unit including a first optical signal receiving unit for receiving a first optical signal transmitted from the balance monitoring unit and a first optical signal replicating unit for transmitting a second optical signal to the balance control unit; Including, wherein the first optical signal receiving unit is composed of a set of a plurality of first photosensitive elements for converting the first optical signal of the balance sensing unit into an electric signal, the first optical signal replicating unit is a set of a plurality of first light emitting elements and a plurality of photosensitive elements of the first optical signal receiving unit and a plurality of light emitting elements of the first optical signal replicating unit are connected in series one-to-one, so that the current generated by the operation of each photosensitive element is serially connected one-to-one. The device may be driven and the current signal or voltage signal of each first light emitting device may be transmitted to the generator controller.

흐름전지는, 흐름전지의 동작을 제어하는 흐름전지제어기; 균형감시부로부터 송신된 제3 광신호를 수신하는 제2 광신호수신부 및 균형제어부에 제4 광신호를 송신하는 제2 광신호복제부를 포함하는 저장신호송수신부; 를 포함하고, 제2 광신호수신부는 균형감지부의 제3 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 감광소자의 집합으로 구성되고, 제2 광신호복제부는 복수의 발광소자의 집합으로 구성되고, 제2 광신호수신부의 복수의 제2 감광소자와 제2 광신호복제부의 복수의 제2 발광소자가 일 대 일로 직렬 연결되어, 각 제2 감광소자의 동작으로 인하여 발생한 전류가 일 대 일로 연결된 각 제2 발광소자를 구동하고, 각 제2 발광소자의 전류신호 혹은 전압신호를 흐름전지제어기에 전달할 수 있다. The flow battery includes a flow battery controller for controlling the operation of the flow battery; a storage signal transmitting and receiving unit including a second optical signal receiving unit for receiving the third optical signal transmitted from the balance monitoring unit and a second optical signal replicating unit for transmitting a fourth optical signal to the balance controlling unit; including, wherein the second optical signal receiving unit is composed of a set of a plurality of photosensitive elements for converting the third optical signal of the balance sensing unit into an electric signal, and the second optical signal replicating unit is composed of a set of a plurality of light emitting elements, Each of the plurality of second photosensitive elements of the second optical signal receiving unit and the plurality of second light emitting elements of the second optical signal replicating unit are connected in series one-to-one, so that the current generated by the operation of each second photosensitive element is connected one-to-one. The second light emitting device may be driven, and the current signal or voltage signal of each second light emitting device may be transmitted to the flow battery controller.

균형제어부는, 균형감시부, 연료전지발전장치, 흐름전지로부터 송신된 복수의 광신호를 수신하며, 수신된 복수의 광신호 각각에 대응하는 복수의 전기신호로 변환하기 위해 병렬로 연결된 복수의 감광 소자의 집합을 포함하는 제3 광신호수신부; 및 복수의 광신호가 정상적으로 전달되는지 검증하고, 제3 광신호수신부에서 전달된 복수의 광신호가 각각 통과하는 복수의 논리 게이트의 조합으로 구성되어, 복수의 광신호를 전달받아 각각 대응하는 복수의 전기적 제어신호로 변환하여 전력공급제어장치에 전달하는 수신검증부;를 포함할 수 있다. The balance control unit receives a plurality of optical signals transmitted from the balance monitoring unit, the fuel cell power generation device, and the flow cell, and a plurality of photosensitive elements connected in parallel to convert the received plurality of optical signals into a plurality of electrical signals corresponding to each of the received optical signals. a third optical signal receiver including a set of; and a combination of a plurality of logic gates through which the plurality of optical signals transmitted from the third optical signal receiver pass, respectively, verifying whether the plurality of optical signals are normally transmitted, and receiving the plurality of optical signals to control a plurality of corresponding electrical signals. It may include; a reception verification unit for converting a signal to transmit to the power supply control device.

균형제어부는 태양광컨버터의 출력전압(VPVC(t)) 및 출력전류(IPVC(t)), 연료전지컨버터의 출력전압(VFCC(t)) 및 출력전류(IFCC(t)), 흐름전지컨버터의 출력전압(VFBC(t)) 및 출력전류(IFBC(t))와, 직류전력계통에 전달되는 입력전압(Vin)과 입력전류(Iin)를 확인하고, 광통신을 매개하여 발생한 균형감시부의 제5 광신호를 확인하고, 발전장치제어기는 균형감시부의 제1 광신호를 기반으로 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 변경하고 변경된 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 제2 광신호로 균형제어부로 전달하고, 흐름전지제어기는 균형감시부의 제3 광신호를 기반으로 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하고 변경된 흐름전지출력지령치(IFB*)를 제4 광신호로 균형제어부로 전달하고, 균형제어부는 균형감시부의 제5 광신호에 따라 연료전지 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지 출력전류지령치(IFB*) 변동을 확정할 수 있다. The balance control part includes the output voltage (V PVC (t)) and output current (I PVC (t)) of the solar converter, the output voltage (V FCC (t)) and the output current (I FCC (t)) of the fuel cell converter. , Check the output voltage (V FBC (t)) and output current (I FBC (t)) of the flow battery converter, and the input voltage (V in ) and input current (I in ) delivered to the DC power system, and Checks the 5th optical signal of the balance monitoring unit generated through FC *) as a second optical signal to the balance control unit, and the flow battery controller changes the output current command value (I FB *) of the flow battery based on the third optical signal of the balance monitoring unit and changes the flow battery output command value (I FB *) is transmitted to the balance control unit as a fourth optical signal, and the balance control unit detects changes in the fuel cell output current command value (I FC *) and flow cell output current command value (I FB *) according to the fifth optical signal of the balance monitoring unit. can be confirmed

발전장치제어기가 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 변경할 수 없고, 흐름전지제어기가 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)를 변경할 수 없는 경우, 전력공급제어장치가 직접 연료전지 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)를 변경하고, 연료전지제어기는 변경된 연료전지 출력전류지령치(IFC*)에 따라 연료전지 운전률을 제어하고, 흐름전지제어기는 변경된 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)에 기초하여 흐름전지 운전률을 제어하여, 안정적으로 직류전력계통에 전력을 공급할 수 있다. If the generator controller cannot change the fuel cell output current setpoint (I FC *) and the flow cell controller cannot change the flow cell output current setpoint (I FB *), the power supply controller directly controls the fuel cell output current setpoint. (I FC *) and flow cell output current command value (I FB *) are changed, the fuel cell controller controls the fuel cell operation rate according to the changed fuel cell output current command value (I FC *), and the flow cell controller controls the changed fuel cell output current command value (I FC *). By controlling the flow battery operation rate based on the flow battery output current command value ( IFB *), it is possible to stably supply power to the DC power system.

전력공급제어장치는 아래의 복수의 경우(i 내지 ⅵ)에 따라 변경된 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)를 연료전지제어기로 전달하고, 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 흐름전지제어기로 전달하고, 연료전지제어기는 출력전류지령치(IFC*)에 따라 자체적으로 연료전지발전장치의 운전을 제어하고, 흐름전지제어기는 출력전류지령치(IFB*)에 따라 자체적으로 흐름전지의 운전을 제어하고, The power supply control device transmits the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device changed according to the following plurality of cases (i to vi) to the fuel cell controller, and the output current command value (I FB *) of the flow cell is transmitted to the flow cell controller, the fuel cell controller controls the operation of the fuel cell power generation device by itself according to the output current command value (I FC *), and the flow cell controller autonomously controls the operation of the fuel cell power generation device according to the output current command value (I FB *). control the operation of the flow battery,

여기에서, 복수의 경우(i 내지 ⅵ)는 Here, a plurality of cases (i to vi) are

(i) 균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 +신호(PV-FC+S)가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)를 변경하는 동작, (i) Power transmitted by the fuel cell generator to the DC power system when a + signal (PV-FC+S) is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a + signal is generated to the solar-flow battery detector Changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device to reduce

(ⅱ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치의 출력전력을 증가시키면서 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,(ii) When a + signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a - signal is generated to the fuel cell-flow cell detector, the output power of the fuel cell generator is increased while the flow cell transmits to the DC power system. Changing the output current command value (I FB *) of the flow battery to reduce power,

(ⅲ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 -신호가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치와 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작, (iii) When a -signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a -signal is generated to the photovoltaic-flow-cell detector, increase the power transmitted by the fuel cell generator and the flow cell to the DC power system. The operation of changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device and the output current command value (I FB *) of the flow cell,

(ⅳ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치의 출력전력을 감소시키면서 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,(iv) When a -signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a +signal is generated to the fuel cell-flow cell detector, the output power of the fuel cell generator is reduced while the flow cell transmits to the DC power system. Changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device and the output current command value (I FB *) of the flow cell to increase power;

(ⅴ)균형감시부의 태양광-흐름전지 감지기에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작, (v) When a + signal is generated to the solar-flow battery detector of the balance monitoring unit and a + signal is generated to the fuel cell-flow battery detector, the output current of the flow battery is reduced to reduce the power transmitted by the flow battery to the DC power system. action to change the setpoint (I FB *),

(ⅵ)균형감시부의 태양광-흐름전지 감지기에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작을 포함할 수 있다. (vi) When a -signal is generated to the solar-flow cell detector of the balance monitoring unit and a -signal is generated to the fuel cell-flow-cell detector, the output current of the flow cell increases the power transmitted by the flow cell to the DC power system. It may include an operation of changing the setpoint (I FB *).

균형제어부는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부에서 전송하는 제4 광신호가 상호 일치하는지 검증하고, 상기 전력공급제어장치는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 서로 일치할 때 상기 전달된 출력전류지령치(IFC*)와 상기 전달된 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)의 변경을 확정할 수 있다. The balance control unit verifies that the fifth optical signal transmitted from the balance monitoring unit, the second optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit match each other, and the power supply control unit is configured to include the balance monitoring unit When the fifth optical signal transmitted from the , the second optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit coincide with each other, the transmitted output current command value (I FC *) and the transmitted flow It is possible to confirm the change of the output current command value ( IFB *) of the battery.

균형제어부는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부가 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 상호 일치하는지 검증하고, 전력공급제어장치는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 서로 일치하지 않을 때, 상기 연료전지제어기로 전달되어 운전에 이용된 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)와 상기 흐름전지제어기로 전달되어 운전에 이용된 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)의 변경을 각각 원상 복구하도록 지시할 수 있다. The balance control unit verifies whether the fifth optical signal transmitted from the balance monitoring unit, the second optical signal transmitted by the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit match each other, and the power supply control unit transmits the When the fifth optical signal and the second optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit do not match each other, the output of the fuel cell power generation device transmitted to the fuel cell controller and used for operation The current command value (I FC *) and the change in the output current command value ( IFB *) of the flow battery used for operation transmitted to the flow battery controller may be instructed to restore to their original state, respectively.

본 발명에 따르면, 노이즈 발생 위험이 적은 광통신 방식으로 소규모 계통 내의 분산된 전원에서 발생하는 전력 불균형을 빠르고 손쉽게 파악할 수 있으며, 경직성 또는 용량 순서에 따라 전력 공급량을 배분하여 계통 내 부하에 필요한 전력 공급을 안정적으로 유지하면서도 연료전지를 포함한 보조발전원의 전력생산을 최소화할 수 있다. According to the present invention, it is possible to quickly and easily grasp the power imbalance that occurs in the distributed power source in a small-scale system by using an optical communication method with a low risk of generating noise, and distribute the power supply according to the rigidity or capacity order to supply the power required for the load in the system. It is possible to minimize power generation from auxiliary power sources including fuel cells while maintaining stable power.

또한, 본 발명에 따르면, 태양광 출력의 일중 변화에 관계없이 부하에 필요한 직류 전력을 안정적으로 공급하는 한편, 연료전지 등 비경직성 직류전원과 흐름전지를 비롯한 전력저장장치에 부정적인 영향을 주지 않으면서 빠른 출력 변동을 가능하게 할 수 있다. In addition, according to the present invention, the DC power required for the load is stably supplied regardless of the daily change in solar power output, while not negatively affecting power storage devices including non-rigid DC power sources such as fuel cells and flow batteries. It can enable fast output fluctuations.

도 1은 직류 전원으로부터 직류부하에 전력을 공급하는 직류 방식 마이크로그리드인 직류전원시스템의 기본 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 직류전원시스템의 복수의 직류전원의 전력, 유체, 제어 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류전원시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 입력분전반 내부의 균형감시부의 위치와 각 부의 신호연결을 위주로 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 입력분전반에 포함된 균형감시부의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 6a는 도 3의 직류전원시스템에 포함되는 발전신호송수신부 주변의 전류 및 신호 흐름을 나타내고, 도 6b는 도 3의 저장신호송수신부 주변의 전류 및 신호 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7a는 도 6a의 발전신호송수신부의 내부 구조를 나타내고, 도 7b는 도 7a의 발전신호송수신부의 구성을 더 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 전력공급제어장치에 포함된 균형제어부의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 태양광-연료전지를 감지하는 제1 광신호수신부 및 수신검증부의 구성의 일부를 더 상세하게 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템의 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템의 제어 흐름을 상세하게 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the basic configuration of a DC power system, which is a DC microgrid for supplying power from a DC power source to a DC load.
2A to 2D are diagrams illustrating power, fluid, and control flows of a plurality of DC power supplies of the DC power supply system of FIG. 1 .
3 is a diagram illustrating an internal configuration of a DC power system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view mainly showing the position of the balance monitoring unit inside the input distribution panel and the signal connection of each unit.
5A to 5C are diagrams illustrating the internal configuration of a balance monitoring unit included in the input distribution panel of FIG. 4 .
6A is a diagram illustrating a current and a signal flow around a power generation signal transmission/reception unit included in the DC power system of FIG. 3 , and FIG. 6B is a diagram illustrating a current and a signal flow around the storage signal transmission/reception unit of FIG. 3 .
7A is a diagram showing the internal structure of the power generation signal transmitting and receiving unit of FIG. 6A, and FIG. 7B is a diagram showing the configuration of the power generation signal transmitting and receiving unit of FIG. 7A in more detail.
8 is a view showing the internal configuration of a balance control unit included in the power supply control device.
9 is a view showing in more detail a part of the configuration of the first optical signal receiving unit and the reception verification unit for detecting the solar-fuel cell.
10 is a diagram illustrating a control method of a hybrid DC power system using optical communication according to an embodiment of the present invention.
11A and 11B are diagrams illustrating in detail a control flow of a hybrid DC power system using optical communication according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 직류 전원으로부터 직류부하에 전력을 공급하는 직류 방식 마이크로그리드인 직류전원시스템(100)의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 직류전원시스템(100)의 복수의 직류전원의 전력, 유체, 제어 흐름을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the basic configuration of a DC power supply system 100, which is a DC microgrid for supplying power from a DC power source to a DC load. 2A to 2D are diagrams illustrating power, fluid, and control flows of a plurality of DC power sources of the DC power supply system 100 of FIG. 1 .

직류전원시스템(100)은 출력 전압 및 출력의 변동속도가 서로 다른 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)를 포함하는 복수의 발전원을 포함하는 하이브리드 전원시스템이다. The DC power system 100 is a hybrid power source including a plurality of power generation sources including a photovoltaic power generation device 10 , a fuel cell power generation device 20 , and a flow cell 30 having different output voltages and different rates of output fluctuations. is the system

도 1 및 도 2a를 참조하면, 태양광발전장치(10)는 복수의 셀이 직병렬로 조직된 모듈(11)과 모듈(11)의 출력을 1차 제어하는 1차제어기(15)로 구성된다. 태양광이 여러 구역에 설치(10-1, …, 10-n)되는 경우 태양광 전력이 입력분전반(40)에서 합쳐지기 전에 모니터링 및 제어하는 태양광컨버터(110)가 존재할 수 있다. 태양광컨버터(110)는 2차제어기 및 컨버터로 부를 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2A , the photovoltaic device 10 includes a module 11 in which a plurality of cells are organized in series and parallel, and a primary controller 15 that primarily controls the output of the module 11 . do. When solar power is installed in several areas (10-1, ..., 10-n), there may be a solar converter 110 that monitors and controls the solar power before being combined in the input distribution panel 40 . The solar converter 110 may be referred to as a secondary controller and a converter.

태양광발전장치(10)내부의 1차제어기(15)와 태양광컨버터(110)는 각각 전압 및 전류를 측정하도록 구성되며, 이를 직류전력 시스템(100)의 주 제어를 수행하는 전력공급제어장치(50)에 송신하도록 구성될 수 있다. The primary controller 15 and the solar converter 110 inside the photovoltaic device 10 are configured to measure voltage and current, respectively, and a power supply control device that performs main control of the DC power system 100 . 50 .

도 1 및 도 2b를 참조하면, 연료전지발전장치(20)은 발전원이 되는 연료전지 스택(21)과 연료공급기(22), 냉각기(23) 상기 요소들의 동작을 제어하는 발전장치제어기(25)로 구성된다. 연료전지컨버터(120)는 연료전지발전장치(20)의 구성요소로 발전장치의 내부에 위치할 수 있으나, 여기에서는 전력공급제어장치(50)의 직접 제어를 받는 것으로 간주하므로 별도로 도시한다. Referring to FIGS. 1 and 2B , the fuel cell power generation device 20 includes a fuel cell stack 21 serving as a power generation source, a fuel supply 22 , and a cooler 23 , a power generation device controller 25 for controlling the operation of the elements. ) is composed of The fuel cell converter 120 is a component of the fuel cell power generation device 20 and may be located inside the power generation device, but is considered to be directly controlled by the power supply control device 50 and is thus shown separately.

도 1 및 도 2c를 참조하면, 흐름전지(30)는 레독스 흐름전지(Redox Flow Battery) 또는 바나듐 흐름전지 등으로 구성될 수 있다. 흐름전지(30)는 전지본체(31), 전해질공급기(32) 전해질탱크(33), 흐름전지제어기(35)를 포함한다. 흐름전지컨버터(130)은 연료전지발전장치(20)에 연계된 연료전지컨버터(120)과 마찬가지로 흐름전지(30)의 내부에 위치할 수 있다. 1 and 2c, the flow battery 30 may be composed of a redox flow battery (Redox Flow Battery) or a vanadium flow battery. The flow battery 30 includes a battery body 31 , an electrolyte supply 32 , an electrolyte tank 33 , and a flow battery controller 35 . The flow cell converter 130 may be located inside the flow cell 30 like the fuel cell converter 120 linked to the fuel cell power generation device 20 .

도 1 및 도 2d를 참조하면, 입력분전반(40)은 발전원이 직류전력계통(90)에 연결되는 부분으로, 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)의 각 전력원의 보호를 위한 태양광입력차단기(41), 연료전지입력차단기(42) 및 흐름전지 입력차단기(43)가 설치되며, 전력계통 측에도 부하측출력차단기(49)가 위치한다.Referring to FIGS. 1 and 2D , the input distribution panel 40 is a part where the power generation source is connected to the DC power system 90 , and the solar power generation device 10 , the fuel cell power generation device 20 , and the flow battery 30 . ), a solar input breaker 41, a fuel cell input breaker 42, and a flow battery input breaker 43 are installed for protection of each power source, and a load-side output breaker 49 is also located on the power system side.

전력공급제어장치(50)은 태양광발전장치(10)의 1차제어기(15) 및 태양광컨버터(110), 연료전지발전장치(20)의 발전장치제어기(25) 및 흐름전지(30)의 흐름전지제어기(35)와 연료전지컨버터(120) 및 흐름전지컨버터(130)의 정보를 받고 운전 지시를 한다. The power supply control device 50 includes a primary controller 15 and a solar converter 110 of the solar power generation device 10 , a power generation device controller 25 and a flow cell 30 of the fuel cell power generation device 20 . Receives information from the flow cell controller 35, the fuel cell converter 120, and the flow cell converter 130, and gives an operation instruction.

태양광발전장치(10)는 태양광을 받을 수 있도록 건물 옥상이나 외벽, 실외를 중심으로 설치되어야 하므로, 여러 구역에 분산되어 설치될 수 있으나, 연료전지발전장치(20)는 연료 및 급수의 편의성을 위해 건물 내부에 위치하는 경우가 많다. 그러므로 태양광발전장치(10)와 연료전지발전장치(20)를 포함한 직류 마이크로그리드를 구성할 때는 두 발전원(10, 20) 사이의 거리가 멀 수 있다. 또한, 태양광발전장치(10)와 연료전지발전장치(20)가 각각 전력공급제어장치(50)와의 통신을 위한 회선은 발전 전력을 송전하는 송전선, 다른 부하에 전력을 전달하는 배전선 등 다양한 노이즈 발생원에 노출될 수밖에 없다. Since the photovoltaic power generation device 10 should be installed on the roof of the building, the outer wall, or outdoors so as to receive sunlight, it may be installed dispersedly in various areas, but the fuel cell power generation device 20 provides the convenience of fuel and water supply. They are often located inside buildings for Therefore, when constructing a DC microgrid including the photovoltaic power generation device 10 and the fuel cell power generation device 20 , the distance between the two power generation sources 10 and 20 may be long. In addition, the line for the photovoltaic power generation device 10 and the fuel cell power generation device 20 to communicate with the power supply control device 50, respectively, is a transmission line for transmitting generated power, a distribution line for transmitting power to other loads, etc. exposed to the source.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류전원시스템(100)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 3 is a diagram showing the internal configuration of the DC power system 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류전원시스템(100)은 태양광발전장치(10), 태양광컨버터(110), 연료전지발전장치(20), 연료전지컨버터(120), 흐름전지(30), 흐름전지컨버터(130), 입력분전반(40), 전력공급제어장치(50), 발전신호송수신부(24) 및 저장신호송수신부(34)를 포함할 수 있다. The DC power system 100 according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic device 10 , a photovoltaic converter 110 , a fuel cell power generation device 20 , a fuel cell converter 120 , and a flow cell 30 . , a flow battery converter 130 , an input distribution panel 40 , a power supply control device 50 , a power generation signal transmission/reception unit 24 and a storage signal transmission/reception unit 34 .

발전신호송수신부(24), 저장신호송수신부(34), 균형감시부(44) 및 균형제어부(54)는 복수의 광신호를 송수신하기 위하여 광케이블 또는 그에 상응하는 광신호 연결수단으로 이어져 있다. The power generation signal transmission/reception unit 24, the storage signal transmission/reception unit 34, the balance monitoring unit 44 and the balance control unit 54 are connected by an optical cable or a corresponding optical signal connection means to transmit and receive a plurality of optical signals.

태양광컨버터(110)은 태양광발전장치(10)의 태양광발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환한다. 연료전지컨버터(120)는 연료전지발전장치(20)의 연료전지발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환한다. 흐름전지컨버터(130)는 흐름전지전압을 계통전압(Vin)으로 변환한다. The photovoltaic converter 110 converts the photovoltaic power generation voltage of the photovoltaic device 10 into a grid voltage V in . The fuel cell converter 120 converts the fuel cell power generation voltage of the fuel cell power generation device 20 into a system voltage V in . The flow battery converter 130 converts the flow battery voltage into a grid voltage (V in ).

입력분전반(40)에는 광신호를 송신하는 균형감시부(44)가 포함된다. 균형감시부(44)는 태양광컨버터(110)의 출력, 연료전지컨버터(120)의 출력, 흐름전지컨버터(130)의 출력이 서로 병렬로 연결되는 부분에 위치되며, 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30) 중 복수의 2개의 발전원 세트의 양극 도선과 각각 연결되어 연결된 2개의 발전원 세트의 전압 및 전류를 비교하여 상대적 출력변동을 감지하고, 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 전송할 수 있다. 여기에서, 상대적 출력변동은 연결된 두 발전원 세트의 출력값 차이의 변화를 의미한다. 태양광발전장치(10)와 연료전지발전장치(20)의 양극 도선과 연결된 경우, 태양광발전장치(10)와 연료전지발전장치(20)의 발전량 차이를 인지하는 방식이다.The input distribution panel 40 includes a balance monitoring unit 44 that transmits an optical signal. The balance monitoring unit 44 is located at a portion where the output of the solar converter 110, the output of the fuel cell converter 120, and the output of the flow battery converter 130 are connected in parallel to each other, and the solar power generation device 10 , The fuel cell power generation device 20 and the flow cell 30 are respectively connected to the anode conductors of the two sets of power sources and compare the voltages and currents of the two sets of power sources connected to detect and detect relative output fluctuations. It is possible to transmit a plurality of optical signals corresponding to the relative output fluctuations. Here, the relative output change means a change in the difference in output values of the two sets of connected power sources. When the photovoltaic device 10 and the anode lead of the fuel cell power generation device 20 are connected, a difference in the amount of power generated between the photovoltaic device 10 and the fuel cell power generation device 20 is recognized.

전력공급제어장치(50)는 직류전원시스템(100)의 구성요소 전반의 동작을 제어한다. 전력공급제어장치(50)는 균형감시부(44)으로부터 복수의 광신호를 수신하는 균형제어부(54)를 포함할 수 있다. 균형제어부(54)는 입력분전반(40)에 인접한 전력공급제어장치(50)에 부속되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 계통 전체를 제어하는 별도의 제어실(도시되지 않음) 내에 위치될 수도 있다. 균형제어부(54)는 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 수신하고, 수신된 복수의 광신호에 기초하여 태양광 출력의 일중 변화에 관계없이 부하에 필요한 직류 전력을 안정적으로 공급할 수 있다. The power supply control device 50 controls the overall operation of the components of the DC power system 100 . The power supply control device 50 may include a balance control unit 54 that receives a plurality of optical signals from the balance monitoring unit 44 . Although the balance control unit 54 is illustrated as being attached to the power supply control device 50 adjacent to the input distribution panel 40, it may be located in a separate control room (not shown) that controls the entire system. The balance control unit 54 receives a plurality of optical signals corresponding to the sensed relative output fluctuations, and based on the received plurality of optical signals, it is possible to stably supply the DC power required to the load regardless of the daily change in the solar output. have.

발전신호송수신부(24)는 연료전지발전장치(20)의 연료전지제어기(25)에 인접하게 위치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 연료전지제어기(25) 내부에 포함되어 구성될 수도 있다. 저장신호송수신부(34)는 흐름전지제어기(35)에 인접하게 위치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 흐름전지제어기(35) 내부에 포함되어 구성될 수도 있다. Although the power generation signal transmitting/receiving unit 24 is illustrated as being positioned adjacent to the fuel cell controller 25 of the fuel cell power generation device 20 , it may be included in the fuel cell controller 25 . The storage signal transmission/reception unit 34 is illustrated as being positioned adjacent to the flow battery controller 35 , but may be configured to be included in the flow battery controller 35 .

발전신호송수신부(24)는 균형감시부(44)에서 광신호를 수신하여 그 결과를 연료전지제어기(25)에 전달하는 한편, 광신호를 균형제어부(54)에 송신한다. 또한 저장신호송수신부(34)는 균형감시부(44)에서 광신호를 수신하여 그 결과를 흐름전지제어기(35)에 전달하는 한편, 광신호를 균형제어부(54)에 송신한다. The power generation signal transmission/reception unit 24 receives the optical signal from the balance monitoring unit 44 and transmits the result to the fuel cell controller 25 , while transmitting the optical signal to the balance control unit 54 . In addition, the storage signal transmission/reception unit 34 receives the optical signal from the balance monitoring unit 44 and transmits the result to the flow battery controller 35 , while transmitting the optical signal to the balance control unit 54 .

이상에서 직류전원시스템(100)은 하나의 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)를 포함하는 것으로 도시하여 설명하였으나, 직류전원시스템(100)에 포함될 수 있는 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)의 개수는 복수 개 포함될 수 있도록 구성될 수 있다. 그에 따라 직류전원시스템(100)은 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)의 각각의 개수에 따라 내부에 충분한 수의 광신호를 송수신할 수 있도록 발전신호송수신부(24), 저장신호송수신부(34), 균형감시부(44), 균형제어부(54)의 개수도 확장되어 구성될 수 있다. In the above, the DC power system 100 has been described as including one solar power generation device 10 , a fuel cell power generation device 20 , and a flow cell 30 , but may be included in the DC power supply system 100 . The number of the photovoltaic power generation device 10 , the fuel cell power generation device 20 , and the flow cell 30 may be configured to include a plurality. Accordingly, the DC power system 100 generates a power generation signal so that a sufficient number of optical signals can be transmitted and received therein according to the respective number of the solar power generation device 10 , the fuel cell power generation device 20 , and the flow cell 30 . The number of the transceiver 24 , the storage signal transceiver 34 , the balance monitoring unit 44 , and the balance control unit 54 may be expanded and configured.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류전원 시스템(100)의 운전 방법은 다음과 같다. 태양광발전장치(10)는 그 특성에 의한 제1 최소전압값(VLPV)과 제1 최대전압값(VHPV)를 가지고 있다. 연료전지발전장치(20)는 그 특성에 의한 제2 최소전압값(VLFC)과 제2 최대전압값(VHFC)를 가지고 있다. 흐름전지(30)는 저장 가능한 전력량에 대응하는 전해질 부피의 최소값(VLFB)과 전해질 부피의 최대값(VHFB)가 존재한다. A method of operating the DC power system 100 according to an embodiment of the present invention is as follows. The photovoltaic device 10 has a first minimum voltage value (V LPV ) and a first maximum voltage value (V HPV ) according to its characteristics. The fuel cell power generation device 20 has a second minimum voltage value (V LFC ) and a second maximum voltage value (V HFC ) according to its characteristics. The flow battery 30 has a minimum value (V LFB ) and a maximum value (V HFB ) of the electrolyte volume corresponding to the amount of storable power.

총 부하전력량(PLoad)는 입력분전반(40)에 도착하는 태양광발전장치(10)의 발전전력량, 연료전지발전장치(20)의 발전전력량 및 흐름전지(30)의 충방전 전력의 총합이다. 태양광발전장치(10), 연료전지발전장치(20) 및 흐름전지(30)가 같은 출력을 유지할 때 부하전력량은 입력분전반(40)의 전압(Vin)과 각 입력전류의 총합의 곱과 같다. 이를 수식으로 표현하면 아래 수학식 1과 같다.The total load power (P Load ) is the sum of the power generated by the photovoltaic device 10 arriving at the input distribution panel 40 , the power generated by the fuel cell power generation device 20 , and the charge/discharge power of the flow battery 30 . . When the photovoltaic power generation device 10, the fuel cell power generation device 20, and the flow cell 30 maintain the same output, the amount of load power is equal to the product of the voltage Vin of the input distribution panel 40 and the sum of each input current . If this is expressed as an equation, it is as Equation 1 below.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

태양광발전장치(10)의 출력전압은 태양광컨버터(110)를 통해 입력분전반(40)의 입력전압(VIn)으로 변환되고, 연료전지발전장치(20)는 연료전지컨버터(120)를 통해 입력분전반(40)의 입력전압(Vin)으로 변환되어, 각각 입력분전반(40)에 도달한다. 입력분전반(40)에서는 태양광발전장치(10)로부터 출력된 태양광전력에 기초하여 태양광발전장치(10)의 출력전류(IPVC)를 조정하고, 연료전지발전장치(20)로부터 출력된 연료전지전력에 기초하여 연료전지발전장치(20)의 출력전류(IFCC)를 조절하고, 흐름전지(30)로부터 출력된 흐름전지전력에 기초하여 흐름전지(30)의 출력전류(IFBC)를 조정한다. The output voltage of the photovoltaic power generation device 10 is converted to the input voltage V In of the input distribution panel 40 through the photovoltaic converter 110 , and the fuel cell power generation device 20 uses the fuel cell converter 120 . It is converted into the input voltage (V in ) of the input distribution panel 40 through, and reaches the input distribution panel 40, respectively. In the input distribution panel 40, the output current I PVC of the photovoltaic power generation device 10 is adjusted based on the solar power output from the photovoltaic power generation device 10, and the output current from the fuel cell power generation device 20 is adjusted. The output current I FCC of the fuel cell power generation device 20 is adjusted based on the fuel cell power, and the output current I FBC of the flow cell 30 is adjusted based on the flow cell power output from the flow cell 30 . to adjust

이하에서, 균형감시부(44), 균형제어부(54), 발전신호송수신부(24) 및 저장신호송수신부(34)의 연결상태와 원리를 좀 더 상세하게 설명한다. Hereinafter, the connection state and principle of the balance monitoring unit 44, the balance control unit 54, the power generation signal transmission/reception unit 24 and the storage signal transmission/reception unit 34 will be described in more detail.

먼저 도 4는 입력분전반(40) 내부의 균형감시부(44)의 위치와 각 부의 신호연결을 위주로 나타내는 도면이다. First, FIG. 4 is a diagram mainly showing the position of the balance monitoring unit 44 inside the input distribution panel 40 and signal connection of each unit.

균형감시부(44)는 시스템(100) 내부에서 각 전력 공급선이 병렬로 연결되어 입력된 전력이 계통(90)으로 출력되는 위치에 설치되거나, 그 위치를 중심으로 전기적으로 연결된다. The balance monitoring unit 44 is installed at a position where each power supply line is connected in parallel inside the system 100 and input power is output to the system 90 , or is electrically connected around the position.

균형감시부(44) 및 균형제어부(54)의 운전에 필요한 전력은 전력공급제어장치(50)을 통해 공급될 수 있다. 발전신호송수신부(24)의 운전전력은 인접한 연료전지제어기(25)에서 공급되고, 저장신호송수신부(34)의 운전전력은 인접한 흐름전지제어기(35)에서 공급될 수 있다. 다른 방법으로 균형감시부(44), 균형제어부(54), 발전신호송수신부(35) 및 저장신호송수신부(34)는 각각 운전전력을 계통에 출력되는 직류전력계통(90)에서 직접 공급받도록 구성될 수도 있다.Power required for the operation of the balance monitoring unit 44 and the balance control unit 54 may be supplied through the power supply control device 50 . The operation power of the power generation signal transmission/reception unit 24 may be supplied from the adjacent fuel cell controller 25 , and the operation power of the storage signal transmission/reception unit 34 may be supplied from the adjacent flow cell controller 35 . Alternatively, the balance monitoring unit 44, the balance control unit 54, the power generation signal transmission/reception unit 35, and the storage signal transmission/reception unit 34 are configured to receive operating power directly from the DC power system 90 that is output to the system. it might be

도 5a 내지 도 5c는 도 4의 입력분전반(40)에 포함된 균형감시부(44)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 5A to 5C are diagrams illustrating the internal configuration of the balance monitoring unit 44 included in the input distribution panel 40 of FIG. 4 .

도 4와 달리 도 5a의 균형감시부(44)의 전력 입출력 도선의 극성이 구분되어 있다. 태양광 입력 또는 연료전지 입력, 부하 출력의 변동성에 의해서 과부족 전류가 발생하면 그 일부가 전류인식부(441)에 흐른다. Unlike FIG. 4 , the polarities of the power input/output wires of the balance monitoring unit 44 of FIG. 5A are separated. When an over/under current is generated due to variations in solar input, fuel cell input, or load output, a portion thereof flows to the current recognition unit 441 .

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 전류인식부(441)는 태양광발전장치(10)의 출력전력(PPVC), 연료전지발전장치(20)의 출력전력(PFCC) 및 흐름전지(30) 출력전력(PFBC)의 변동을 각각 복수의 전류형태로 감지한다. 5a and 5b, the current recognition unit 441 is the output power (P PVC ) of the photovoltaic device 10, the output power (P FCC ) of the fuel cell power generation device 20 and the flow battery 30 ) the output power (P FBC ) is detected in a plurality of current forms.

전류인식부(441)는 태양광발전장치(10)와 연료전지발전장치(20) 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-연료전지 감지기(4411)와, 태양광발전장치(10)와 흐름전지(30) 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-흐름전지 감지기(4412)와, 연료전지발전장치(20)와 흐름전지(30) 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 연료전지-흐름전지 감지기(4413)를 포함한다. 전류인식부(441)로 유입되는 전류신호를 +전류신호, 전류인식부(441)로부터 유출되는 전류신호를 -전류신호로 정의할 때, 광신호송신부(444)는 +전류신호 및 -전류신호 각각에 대응하는 복수의 광전소자를 포함하도록 구성된다. The current recognition unit 441 includes a photovoltaic-fuel cell detector 4411 that confirms a relative output change between the photovoltaic power generation device 10 and the fuel cell power generation device 20, and the photovoltaic power generation device 10 and the flow A photovoltaic-flow cell detector 4412 for confirming a relative output change between the cells 30, and a fuel cell-flow cell detector for confirming a relative output change between the fuel cell power generation device 20 and the flow cell 30 (4413). When the current signal flowing into the current recognition unit 441 is defined as a + current signal and the current signal flowing out from the current recognition unit 441 is defined as a - current signal, the optical signal transmitter 444 is a + current signal and a - current signal. It is configured to include a plurality of optoelectronic devices corresponding to each.

증폭변환부(442)는 감지된 전류형태신호를 각각 대응하는 복수의 전압신호로 변경한다. 스위치부(443)는 증폭변환부(442)의 각각의 복수의 전압신호에 기초하여 복수의 반도체 스위치를 개폐한다. 광신호송신부(444)는 복수의 반도체 스위치의 개폐에 기초하여 복수의 발광신호로 구성되어 전기적 자극을 받아 복수의 광신호를 전송한다. The amplification converter 442 converts the sensed current form signal into a plurality of voltage signals corresponding to each. The switch unit 443 opens and closes a plurality of semiconductor switches based on each of the plurality of voltage signals of the amplification conversion unit 442 . The optical signal transmitter 444 is configured of a plurality of light emitting signals based on opening and closing of the plurality of semiconductor switches and receives electrical stimulation to transmit the plurality of optical signals.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 스위치부(443)는 증폭변환부(442)의 전압신호에 기초하여 복수의 반도체 스위치(4431-1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-1,4433-2)를 개폐한다. 광신호송신부(444)는 복수의 반도체 스위치(4431-1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-1,4433-2)의 개폐에 기초하여 복수의 발광 소자로 구성되어 전기적 자극을 받아 광신호를 전송한다. 5A and 5B , the switch unit 443 includes a plurality of semiconductor switches 4431-1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-based on the voltage signal of the amplification conversion unit 442. 1,4433-2) open and close. The optical signal transmitting unit 444 is composed of a plurality of light emitting elements based on the opening and closing of the plurality of semiconductor switches 4431-1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-1, and 4433-2 to electrically stimulate and transmits an optical signal.

전류인식부(441)는 입력 전원의 동일한 극끼리를 연결하는 도선과 전류 흐름을 구분하기 위한 다이오드, 전력의 흐름을 억제하는 커패시터로 구성된다. 전류인식부(441)는 3개의 전류 입력 도선 중 2개와 서로 연결되어 전류인식부(441)로 전류가 유입될 때 + 신호를, 유출될 때 - 신호를 발생시키는 2개의 신호원을 1세트로 하여 태양광-연료전지 감지기(4411), 태양광-흐름전지 감지기(4412), 연료전지-흐름전지 감지기(4413) 3조가 포함되어 구성된다. 태양광-연료전지 감지기(4411), 태양광-흐름전지 감지기(4412), 연료전지-흐름전지 감지기(4413) 각각은 전하의 유입 및 유출을 파악하기 위한 복수의 다이오드와 전류인식부(441)를 통한 전하이동을 차단하는 커패시터를 포함한다. The current recognition unit 441 is composed of a conductor connecting the same poles of the input power source, a diode for distinguishing the current flow, and a capacitor for suppressing the flow of power. The current recognition unit 441 is connected to two of the three current input wires to generate a + signal when a current flows into the current recognition unit 441 and a - signal when it flows out as one set. Thus, the solar light-fuel cell detector 4411, the solar light-flow cell detector 4412, and the fuel cell-flow cell detector 4413 are included in three sets. Solar-fuel cell detector 4411 , solar-flow cell detector 4412 , and fuel cell-flow cell detector 4413 each have a plurality of diodes and a current recognition unit 441 for detecting the inflow and outflow of charges It includes a capacitor that blocks charge transfer through the

설명의 편의를 위하여, 균형감지부(44)에서 발전신호송수신부(24)로 전달하는 광신호를 제1 광신호라 하고, 발전신호송수신부(24)에서 균형제어부(54)로 전달하는 광신호를 제2 광신호라 하고, 균형감지부(44)에서 저장신호송수신부(34)로 전하는 광신호를 제3 광신호라 하고, 저장신호송수신부(34)에서 균형제어부(54)로 전달하는 광신호를 제4 광신호라 하고, 균형감지부(44)에서 균형제어부(54)로 전달하는 광신호를 제5 광신호라 한다. For convenience of explanation, the optical signal transmitted from the balance sensing unit 44 to the power generation signal transmission/reception unit 24 is referred to as a first optical signal, and the optical signal transmitted from the generation signal transmission/reception unit 24 to the balance control unit 54 is The second optical signal is referred to as an optical signal transmitted from the balance sensing unit 44 to the storage signal transmission/reception unit 34 is referred to as a third optical signal, and the optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit 34 to the balance control unit 54 is first The fourth optical signal is referred to as an optical signal, and the optical signal transmitted from the balance sensing unit 44 to the balance control unit 54 is referred to as a fifth optical signal.

도 5b를 참조하면, 태양광-연료전지 감지기(4411)는 태양광발전장치(10) 입력(PV+)과 연료전지발전장치(20) 입력(FC+)의 +도선에 연결된 제1 커패시터(4411-5)와, 제1 커패시터(4411-5)에 오가는 전류의 방향을 정의하는 제1 다이오드(4411-3) 및 제2 다이오드(4411-4)와, 제1 다이오드(4411-3)로 흐르는 전류를 감지하는 제1 전류감지소자(4411-1) 및 제2 다이오드(4411-4)로 흐르는 전류를 감지하는 제2 전류감지소자(4411-2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5B , the photovoltaic-fuel cell sensor 4411 includes a first capacitor 4411- connected to the + lead of the photovoltaic device 10 input (PV+) and the fuel cell power generation device 20 input (FC+). 5), the first diode 4411-3 and the second diode 4411-4 defining the direction of the current flowing to and from the first capacitor 4411-5, and the current flowing through the first diode 4411-3 It may include a first current sensing element 4411-1 for sensing and a second current sensing element 4411-2 for sensing a current flowing through the second diode 4411-4.

제1 다이오드(4411-3) 및 제2 다이오드(4411-4)는 서로 반대 방향으로 설치되어 있다. 편의상 전류의 유입 감지 소자를 +신호 소자(4411-1), 유출 감지 소자를 -신호 소자(4411-2)로 부를 수 있다. 여기에서, 전류가 유입되는 것은 연료전지의 출력감소 또는 태양광 출력의 증가로 인해 연료전지의 출력 대비 태양광 출력의 편차가 증가했음을 의미하고, 전류가 유출되는 것은 반대로 연료전지 대비 태양광 출력의 편차가 감소하였음을 의미한다. The first diode 4411-3 and the second diode 4411-4 are installed in opposite directions. For convenience, the current inflow sensing element may be referred to as a + signal element 4411-1, and the current outflow sensing element may be referred to as a -signal element 4411-2. Here, the inflow of current means that the deviation of the solar output compared to the output of the fuel cell increased due to the decrease in the output of the fuel cell or the increase in the solar output, and the outflow of the current means that the solar output compared to the fuel cell is on the contrary. This means that the deviation has decreased.

태양광-흐름전지 감지기(4412)는 태양광발전장치(10) 입력(PV+)과 흐름전지(30) 입력(FB+)의 +도선에 연결된 제2 커패시터(4412-5)와, 제2 커패시터(4412-5)에 오가는 전류의 방향을 정의하는 제3 다이오드(4412-3) 및 제4 다이오드(4412-4)와, 제3 다이오드(4412-3)로 흐르는 전류를 감지하는 제3 전류감지소자(4412-1) 및 제4 다이오드(4412-4)로 흐르는 전류를 감지하는 제4 전류감지소자(4412-2)를 포함할 수 있다. 제3 다이오드(4412-3) 및 제4 다이오드(4412-4)는 서로 반대 방향으로 설치되어 있다. 편의상 전류의 유입 감지 소자를 +신호 소자(4412-1), 유출 감지 소자를 -신호 소자(4412-2)로 부를 수 있다. 여기에서, 전류가 유입되는 것은 흐름전지의 출력 대비 태양광 출력의 편차가 증가했음을 의미하고, 전류가 유출되는 것은 반대로 흐름전지 대비 태양광 출력의 편차가 감소하였음을 의미한다. The photovoltaic-flow battery detector 4412 includes a second capacitor 4412-5 connected to the + lead of the photovoltaic device 10 input (PV+) and the flow battery 30 input (FB+), and a second capacitor ( A third diode 4412-3 and a fourth diode 4412-4 defining a direction of a current flowing to and from 4412-5), and a third current sensing device sensing a current flowing through the third diode 4412-3 It may include a fourth current sensing element 4412 - 2 for sensing the current flowing through the 4412 - 1 and the fourth diode 4412 - 4 . The third diode 4412 - 3 and the fourth diode 4412 - 4 are installed in opposite directions to each other. For convenience, the current inflow sensing element may be referred to as a +signal element 4412-1, and the current outflow sensing element may be referred to as a -signal element 4412-2. Here, the inflow of the current means that the deviation of the solar output compared to the output of the flow battery has increased, and the outflow of the current means that the deviation of the solar output compared to the flow battery has decreased.

연료전지-흐름전지 감지기(4413)는 연료전지발전장치(20) 입력(FC+)과 흐름전지(30) 입력(FB+)의 +도선에 연결된 제3 커패시터(4413-5)와, 제3 커패시터(4413-5)에 오가는 전류의 방향을 정의하는 제5 다이오드(4413-3) 및 제6 다이오드(4413-4)와, 제5 다이오드(4413-3)로 흐르는 전류를 감지하는 제5 전류감지소자(4413-1) 및 제6 다이오드(4413-4)로 흐르는 전류를 감지하는 제6 전류감지소자(4413-2)를 포함할 수 있다. 제5 다이오드(4413-3) 및 제6 다이오드(4413-4)는 서로 반대 방향으로 설치되어 있다. 편의상 전류의 유입 감지 소자를 +신호 소자(4413-1), 유출 감지 소자를 -신호 소자(4413-2)로 부를 수 있다. 여기에서, 전류가 유입되는 것은 흐름전지의 출력 대비 연료전지 출력의 편차가 증가했음을 의미하고, 전류가 유출되는 것은 반대로 흐름전지 대비 연료전지 출력의 편차가 감소하였음을 의미한다. The fuel cell-flow cell detector 4413 includes a third capacitor 4413-5 connected to the + lead of the fuel cell power generation device 20 input (FC+) and the flow cell 30 input (FB+), and a third capacitor ( A fifth diode 4413-3 and a sixth diode 4413-4 defining a direction of a current flowing to and from 4413-5), and a fifth current sensing element sensing a current flowing through the fifth diode 4413-3 It may include a sixth current sensing element 4413 - 2 for sensing the current flowing through the 4413 - 1 and the sixth diode 4413 - 4 . The fifth diode 4413 - 3 and the sixth diode 4413 - 4 are installed in opposite directions to each other. For convenience, the current inflow sensing element may be referred to as a + signal element 4413-1, and the current outflow sensing element may be referred to as a -signal element 4413-2. Here, the inflow of current means that the deviation of the fuel cell output compared to the output of the flow cell has increased, and the outflow of the current means that the deviation of the fuel cell output compared to the flow cell is reduced.

태양광-연료전지 감지기(4411), 태양광-흐름전지 감지기(4412), 연료전지-흐름전지 감지기(4413) 각각에서 감지한 전류신호는 증폭변환부(442)를 거쳐 특정 크기를 가지는 각각의 복수의 전압신호로 변환된다. 증폭변환부(442)는 변환된 각 전압신호는 각 감지기(4411, 4412, 4413)의 신호원에 대응하는 각 반도체스위치부(443)의 개폐를 지시할 수 있다. The current signal detected by each of the solar-fuel cell detector 4411, the solar-flow cell detector 4412, and the fuel cell-flow battery detector 4413 is passed through the amplification converter 442, each having a specific size. It is converted into a plurality of voltage signals. The amplification conversion unit 442 may instruct each of the converted voltage signals to open/close each semiconductor switch unit 443 corresponding to a signal source of each of the detectors 4411 , 4412 , and 4413 .

증폭변환부(442)는 각각의 복수의 신호소자에 연결된 복수의 증폭변환모듈(4421-1, 4421-2. 4422-1, 4422-2, 4423-1, 4423-2)를 포함한다. 제1 증폭변환모듈(4421-1)은 태양광-연료전지 감지기(4411)의 + 전류신호(PV-FC+S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다. 제2 증폭변환모듈(4421-2)은 태양광-연료전지 감지기(4411)의 - 전류신호(PV-FC-S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다. 제3 증폭변환모듈(4422-1)은 태양광-흐름전지 감지기(4412)의 + 전류신호(PV-FC+S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다. 제4 증폭변환모듈(4422-2)은 태양광-흐름전지 감지기(4412)의 - 전류신호(PV-FC-S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다. 제5 증폭변환모듈(4423-1)은 연료전지-흐름전지 감지기(4413)의 + 전류신호(FC-FB+S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다. 제6 증폭변환모듈(4423-2)은 연료전지-흐름전지 감지기(4413)의 - 전류신호(PV-FC-S)를 수신하여 대응하는 전압신호로 변환한다.The amplification conversion unit 442 includes a plurality of amplification conversion modules 4421-1, 4421-2. 4422-1, 4422-2, 4423-1, 4423-2 connected to each of the plurality of signal elements. The first amplification conversion module 4421-1 receives the + current signal (PV-FC+S) of the solar-fuel cell detector 4411 and converts it into a corresponding voltage signal. The second amplification conversion module 4421-2 receives the -current signal (PV-FC-S) of the photovoltaic-fuel cell detector 4411 and converts it into a corresponding voltage signal. The third amplification conversion module 4422-1 receives the + current signal (PV-FC + S) of the solar-flow battery detector 4412 and converts it into a corresponding voltage signal. The fourth amplification conversion module 4422-2 receives the -current signal (PV-FC-S) of the solar-flow battery detector 4412 and converts it into a corresponding voltage signal. The fifth amplification conversion module 4423-1 receives the + current signal (FC-FB+S) of the fuel cell-flow cell detector 4413 and converts it into a corresponding voltage signal. The sixth amplification conversion module 4423-2 receives the -current signal PV-FC-S of the fuel cell-flow cell detector 4413 and converts it into a corresponding voltage signal.

스위치부(443)는 복수의 증폭변환모듈(4421-1, 4421-2. 4422-1, 4422-2, 4423-1, 4423-2)에 회로상으로 각각 연결되는 복수의 반도체 스위치(4431-1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-1,4433-2)를 포함한다. 제1 반도체 스위치(4431-1)는 제1 증폭변환모듈(4421-1)에 연결되고, 제2 반도체 스위치(4431-2)는 제2 증폭변환모듈(4421-2)에 연결되고, 제3 반도체 스위치(4432-1)는 제3 증폭변환모듈(4422-1)에 연결되고, 제4 반도체 스위치(4432-2)는 제4 증폭변환모듈(4422-2)에 연결되고, 제5 반도체 스위치(4433-1)는 제5 증폭변환모듈(4423-1)에 연결되고, 제6 반도체 스위치(4433-2)는 제6 증폭변환모듈(4423-2)에 연결된다. The switch unit 443 is a plurality of semiconductor switches 4431-connected to the plurality of amplification conversion modules 4421-1, 4421-2. 4422-1, 4422-2, 4423-1, and 4423-2 on a circuit, respectively. 1, 4431-2, 4432-1, 4432-2, 4433-1,4433-2). The first semiconductor switch 4431-1 is connected to the first amplification conversion module 4421-1, the second semiconductor switch 4431-2 is connected to the second amplification conversion module 4421-2, and the third The semiconductor switch 4432-1 is connected to the third amplification conversion module 4422-1, the fourth semiconductor switch 4432-2 is connected to the fourth amplification conversion module 4422-2, and a fifth semiconductor switch 4433-1 is connected to the fifth amplification conversion module 4423-1, and the sixth semiconductor switch 4433-2 is connected to the sixth amplification conversion module 4423-2.

제1 전압신호(PV-FC+S)에 기초하여 제1 반도체 스위치(4431-1)의 개폐가 결정되고, 제2 전압신호(PV-FC-S)에 기초하여 제2 반도체 스위치(4431-2)의 개폐가 결정되고, 제3 전압신호(PV-FB+S)에 기초하여 제3 반도체 스위치(4432-1)의 개폐가 결정되고, 제4 전압신호(PV-FB-S)에 기초하여 제4 반도체 스위치(4432-2)의 개폐가 결정되고, 제5 전압신호(FC-FB+S)에 기초하여 제5 스위치(4433-1)의 개폐가 결정되고, 제6 전압신호(PV-FB-S)에 기초하여 제6 스위치(4433-2)의 개폐가 결정된다.Opening and closing of the first semiconductor switch 4431-1 is determined based on the first voltage signal PV-FC+S, and the second semiconductor switch 4431-based on the second voltage signal PV-FC-S 2) opening and closing is determined, opening and closing of the third semiconductor switch 4432-1 is determined based on the third voltage signal PV-FB+S, and opening and closing of the third semiconductor switch 4432-1 is determined based on the fourth voltage signal PV-FB-S Thus, the opening and closing of the fourth semiconductor switch 4432-2 is determined, the opening and closing of the fifth switch 4433-1 is determined based on the fifth voltage signal FC-FB+S, and the sixth voltage signal PV -FB-S), opening/closing of the sixth switch 4433-2 is determined.

반도체 스위치부(443)를 통해 회로가 닫히는 경우, 광신호 송신부(444)에 전류가 흘러 각각 광신호로 변환된다. 상세하게는 제1 스위치(4431-1)가 닫히는 경우 제1 광소자(4441-1)에서 제5-1 광신호로 변환되고, 제2 스위치(4431-2)가 닫히는 경우 제2 광소자(4441-2)에서 제5-2 광신호로 변환되고, 제3 스위치(4431-3)가 닫히는 경우 제3 광소자(4442-1)에서 제5-3 광신호로 변환되고, 제4 스위치(4431-4)가 닫히는 경우 제4 광소자(4442-2)에서 제5-4 광신호로 변환되고, 제5 스위치(4433-1)가 닫히는 경우 제5 광소자(4443-1)에서 제5-5 광신호로 변환되고, 제6 스위치(4433-2)가 닫히는 경우 제6 광소자(4443-2)에서 제5-6 광신호로 변환된다. When the circuit is closed through the semiconductor switch unit 443 , a current flows through the optical signal transmitter 444 and is converted into an optical signal, respectively. In detail, when the first switch 4431-1 is closed, the first optical device 4441-1 converts to a 5-1 optical signal, and when the second switch 4431-2 is closed, the second optical device ( 4441-2) is converted into a 5-2 optical signal, and when the third switch 4431-3 is closed, the third optical device 4442-1 converts to a 5-3 optical signal, and the fourth switch ( When the fourth optical device 4431-4 is closed, the fourth optical device 4442-2 converts the 5-4 optical signal, and when the fifth switch 4433-1 is closed, the fifth optical device 4443-1 changes to the fifth optical signal. It is converted into a -5 optical signal, and when the sixth switch 4433-2 is closed, it is converted into a 5-6th optical signal in the sixth optical device 4443-2.

광신호 송신부(444)는 전류가 흐를 때 빛을 낼 수 있는 복수의 발광소자(4441-1, 4441-2, 4442-1, 4442-3, 4443-1, 4443-2)의 집합으로 발광다이오드 등이 될 수 있다. 광신호 송신부(444)는 전기적 자극을 받아 복수의 광신호를 전송한다. 도시되지 않았으나, 각 발광소자는 +신호와 -신호의 구분이나 신호의 목적지 구분을 위해 발광소자의 파장이 다르거나, 복수의 소자가 직/병렬로 연결된 형태일 수 있다.The optical signal transmitter 444 is a light emitting diode as a set of a plurality of light emitting devices 4441-1, 4441-2, 4442-1, 4442-3, 4443-1, and 4443-2 capable of emitting light when current flows. etc. can be The optical signal transmitter 444 transmits a plurality of optical signals by receiving electrical stimulation. Although not shown, each light emitting device may have a different wavelength or a plurality of devices connected in series/parallel to distinguish a + signal and a - signal or a destination of a signal.

도 5c에 도시된 바와 같이, 변환된 제5-1 광신호 내지 제5-6 광신호, 즉, 제5 광신호는 각각 전력공급제어장치(50)로 전달된다. As shown in FIG. 5C , the converted 5-1 optical signals to 5-6 optical signals, that is, the fifth optical signal, are respectively transmitted to the power supply control device 50 .

도 6a는 도 3의 직류전원시스템(100)에 포함되는 발전신호송수신부(24) 주변의 전류 및 신호 흐름을 나타내고, 도 6b는 도 3의 저장신호송수신부(34) 주변의 전류 및 신호 흐름을 나타내는 도면이다. 6A shows the current and signal flow around the power generation signal transmission/reception unit 24 included in the DC power system 100 of FIG. 3, and FIG. 6B is the current and signal flow around the storage signal transmission/reception unit 34 of FIG. It is a drawing showing

도 6a를 참조하면, 연료전지발전장치(20)는 연료전지 스택(21), 연료공급기(22), 냉각기(23) 및 발전장치제어기(25) 등 연료/산화제 공급과 전력 출력을 원활하게 수행하기 위한 보조장치들을 포함하여 구성된다. 연료공급기(22)는 연료로서 수소를 공급받아 수분분리기(124)로 전달한다. 냉각기(23)는 냉각수가 저장된 냉각수 탱크(도시되지 않음)으로부터 냉각수를 연료전지 스택(21)으로 공급한다. 블로워(도시되지 않음)는 산소를 연료전지 스택(21)으로 공급한다. 연료전지 스택(21)은 연료공급기(122)로부터 공급된 수소와 블로워(도시되지 않음)로부터 공급된 산소를 이용하여 직류전력을 출력한다. 연료전지 스택(21)은 적층된 다수의 셀들로 구성되어 있으며, 물, 연료, 공기 등이 각 셀로 공급되도록 설계되어 있다. 추가로 수분분리기(도시되지 않음)는 연료전지 스택(21)에서 생성된 수분을 배출시킬 수 있다. Referring to FIG. 6A , the fuel cell power generation device 20 smoothly performs the fuel/oxidizer supply and power output, such as the fuel cell stack 21 , the fuel supply 22 , the cooler 23 , and the power generation device controller 25 . It is composed of auxiliary devices for The fuel supply 22 receives hydrogen as fuel and delivers it to the water separator 124 . The cooler 23 supplies coolant to the fuel cell stack 21 from a coolant tank (not shown) in which coolant is stored. A blower (not shown) supplies oxygen to the fuel cell stack 21 . The fuel cell stack 21 outputs DC power using hydrogen supplied from the fuel supply 122 and oxygen supplied from a blower (not shown). The fuel cell stack 21 is composed of a plurality of stacked cells, and is designed to supply water, fuel, air, etc. to each cell. In addition, a moisture separator (not shown) may discharge moisture generated in the fuel cell stack 21 .

발전신호송수신부(24)는 균형감시부(44), 상세하게는 광신호 송신부(444)의 복수의 제1 광신호를 수신하고, 수신된 복수의 제1 광신호를 복제하여 복수의 제2 광신호로 균형제어부(54)에 전달하고, 균형제어부(54)는 수신된 복수의 제2 광신호를 각각 전기적 신호로 변환하여 발전장치제어기(25)에 전달한다. 발전장치제어기(25)는 발전신호송수신부(24)와 전력공급제어장치(50)의 신호를 기반으로 연료공급기(22) 및 블로워(도시되지 않음)를 제어하여 연료전지발전장치(20)의 출력 전력의 변경을 지령할 수 있다. 상세하게는, 발전장치제어기(25)는 출력전류지령치(IFC*(t))에 근거하여, 연료 공급량이 충족되도록 연료전지발전장치(20)의 출력전류(IFC(t))를 제어하기 위하여 연료전지발전장치(20)의 연료공급기(122) 및 블로워(도시되지 않음)의 출력전력을 조정할 수 있다. The power generation signal transmission/reception unit 24 receives the plurality of first optical signals of the balance monitoring unit 44, specifically, the optical signal transmission unit 444, and duplicates the received plurality of first optical signals to obtain a plurality of second optical signals. The signal is transmitted to the balance control unit 54 , and the balance control unit 54 converts the received plurality of second optical signals into electrical signals, respectively, and transmits them to the generator controller 25 . The power generation device controller 25 controls the fuel supply 22 and the blower (not shown) based on the signals of the power generation signal transmission/reception unit 24 and the power supply control device 50 to control the fuel cell power generation device 20 . Changes in output power can be commanded. In detail, the power generation device controller 25 controls the output current I FC (t) of the fuel cell power generation device 20 so that the fuel supply amount is satisfied based on the output current command value I FC *(t). In order to do this, the output power of the fuel supply 122 and the blower (not shown) of the fuel cell power generation device 20 may be adjusted.

도 6b를 참조하면, 흐름전지(30)는 전지본체(31), 전해질공급기(32), 전해질탱크(33) 및 흐름전지제어기(35)를 포함한다. Referring to FIG. 6b , the flow battery 30 includes a battery body 31 , an electrolyte supply 32 , an electrolyte tank 33 , and a flow battery controller 35 .

저장신호송수신부(34)는 균형감시부(44), 상세하게는 광신호 송신부(444)의 복수의 제3 광신호를 수신하고, 수신된 복수의 제3 광신호를 복제하여 복수의 제4 광신호로 균형제어부(54)에 전달하고, 균형제어부(54)는 수신된 복수의 제4 광신호를 전기적 신호로 변환하여 흐름전지제어기(35)에 전달한다. 흐름전지제어기(35)는 저장신호송수신부(34) 및 전력공급제어장치(50)의 신호를 기반으로 흐름전지(30)의 출력전력의 변경을 지령할 수 있다. 상세하게는, 흐름전지제어기(35)는 출력전류지령치(IFB*(t))에 근거하여, 연료 공급량이 충족되도록 흐름전지(30)의 출력전류(IFB(t))를 제어하기 위하여 흐름전지(30)의 전해질 공급기(32)의 출력을 조정할 수 있다. The storage signal transmission/reception unit 34 receives the plurality of third optical signals of the balance monitoring unit 44, specifically, the optical signal transmission unit 444, and copies the received plurality of third optical signals to obtain a plurality of fourth optical signals. The signal is transmitted to the balance control unit 54 , and the balance control unit 54 converts the received plurality of fourth optical signals into electrical signals and transmits them to the flow battery controller 35 . The flow battery controller 35 may command a change in the output power of the flow battery 30 based on the signals of the storage signal transmission and reception unit 34 and the power supply control device 50 . In detail, the flow cell controller 35 controls the output current I FB (t) of the flow cell 30 so that the fuel supply amount is satisfied based on the output current command value I FB *(t). The output of the electrolyte supply 32 of the flow battery 30 can be adjusted.

도 7a는 발전신호송수신부(24)의 내부 구조를 나타내고, 도 7b는 도 7a의 발전신호송수신부(24)의 내부 구성을 더 상세하게 나타내는 도면이다. 7a shows the internal structure of the power generation signal transmission/reception unit 24, and FIG. 7b is a diagram showing the internal configuration of the power generation signal transmission/reception unit 24 of FIG. 7a in more detail.

발전신호송수신부(24)는 균형감시부(44)에서 전달한 제1 광신호를 수신하는 제1 광신호수신부(241) 및 제1 광신호수신부(241)의 동작으로 회로가 닫힐 때 균형제어부(54)에 제2 광신호를 송신하는 제1 광신호복제부(244)를 포함할 수 있다.The power generation signal transceiver 24 is a balance control unit 54 when the circuit is closed by the operation of the first optical signal receiving unit 241 and the first optical signal receiving unit 241 for receiving the first optical signal transmitted from the balance monitoring unit 44 . ) may include a first optical signal replicator 244 for transmitting the second optical signal.

도 7b를 참조하면, 제1 광신호수신부(241)는 전달받은 제1 광신호를 전류 형태로 변환하기 위한 복수의 제1 감광스위치(2411-1, 2411-2, 2413-1, 2413-2)와 복수의 제1 감광스위치(2411-1, 2411-2, 2413-1, 2413-2)가 동작할 때 전류가 흐르는 회로로 구성된다. 복수의 제1 감광스위치(2411-1, 2411-2, 2413-1, 2413-2)가 동작할 때 전류가 흐르는 회로는 광신호복제부(244) 및 발전장치제어기(25)에 연결된다. 복수의 제1 감광스위치(2411-1, 2411-2, 2413-1, 2413-2)를 동작하기 위한 전류가 흐르게 하기 위한 전력은 발전장치제어기(25)에서 제공될 수 있다. Referring to FIG. 7B , the first optical signal receiver 241 includes a plurality of first photosensitive switches 2411-1, 2411-2, 2413-1, and 2413-2 for converting the received first optical signal into a current form. ) and a circuit through which current flows when the plurality of first photosensitive switches 2411-1, 2411-2, 2413-1, and 2413-2 operate. A circuit through which current flows when the plurality of first photosensitive switches 2411-1, 2411-2, 2413-1, and 2413-2 operates is connected to the optical signal replicating unit 244 and the generator controller 25. Power for allowing current to operate the plurality of first photosensitive switches 2411 - 1 , 2411 - 2 , 2413 - 1 and 2413 - 2 may be provided from the generator controller 25 .

제1 광신호복제부(244)는 제1 광신호수신부(241)의 복수의 감광스위치(2411-1, 2411-2, 2413-1, 2413-2)에 일 대 일로 대응하는 복수의 발광소자(2441-1, 2441-2, 2443-1,2443-2)의 집합으로 구성된다. 제1 광신호수신부(241)와 제1 광신호복제부(244)의 내부에서 2개 이상의 각 감광스위치 또는 2개 이상의 각 발광소자는 서로 직렬로 연결되지 아니한다. The first optical signal replicating unit 244 includes a plurality of light emitting devices corresponding to the plurality of photosensitive switches 2411-1, 2411-2, 2413-1, and 2413-2 of the first optical signal receiving unit 241 on a one-to-one basis. It is composed of the set of (2441-1, 2441-2, 2443-1,2443-2). In the first optical signal receiving unit 241 and the first optical signal replicating unit 244, two or more photosensitive switches or two or more light emitting devices are not connected in series with each other.

한편, 저장신호송수신부(34)는 표 1에서 기술된 바와 같이 균형감시부(44)로부터 수신하는 광신호의 종류가 다를 뿐, 발전신호송수신부(24)의 내부 구성과 거의 동일한 구조와 기능을 갖는다.On the other hand, the storage signal transmission/reception unit 34 has a structure and function almost identical to the internal configuration of the power generation signal transmission/reception unit 24, except that the type of optical signal received from the balance monitoring unit 44 is different as described in Table 1. have

도시되지 않았으나, 저장신호송수신부(34)는 균형감시부(44)로부터 송신된 제3 광신호를 수신하는 제2 광신호수신부 및 균형제어부(54)에 제4 광신호를 송신하는 제2 광신호복제부를 포함할 수 있다. 제2 광신호수신부는 균형감지부의 제3 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 제2 감광소자의 집합으로 구성되고, 제2 광신호복제부는 복수의 제2 발광소자의 집합으로 구성되고, 제2 광신호수신부의 복수의 제2 감광소자와 제2 광신호복제부의 복수의 제2 발광소자가 일 대 일로 직렬 연결되어, 복수의 각 제2 감광소자의 동작으로 인하여 발생한 복수의 전류가 일 대 일로 연결된 복수의 각 제2 발광소자를 구동하고, 각 제2 발광소자의 전류신호 혹은 전압신호를 흐름전지제어기(35)에 전달할 수 있다.Although not shown, the storage signal transmitting and receiving unit 34 includes a second optical signal receiving unit for receiving the third optical signal transmitted from the balance monitoring unit 44 and a second optical signal for transmitting a fourth optical signal to the balance control unit 54 . It may contain replicas. The second optical signal receiving unit is composed of a set of a plurality of second photosensitive elements for converting the third optical signal of the balance sensing unit into an electric signal, and the second optical signal replicating unit is composed of a set of a plurality of second light emitting elements, The plurality of second photosensitive elements of the second optical signal receiving unit and the plurality of second light emitting elements of the second optical signal replicating unit are connected in series one-to-one, so that a plurality of currents generated by the operation of each of the plurality of second photosensitive elements is one Each of the plurality of second light emitting devices connected one-to-one may be driven, and the current signal or voltage signal of each second light emitting device may be transmitted to the flow battery controller 35 .

도 8은 전력공급제어장치(50)에 포함된 균형제어부(54)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도 9는 태양광-연료전지를 감지하는 제3 광신호수신부(541) 및 수신검증부(542)의 구성의 일부를 더 상세하게 나타내는 도면이다. FIG. 8 is a diagram showing the internal configuration of the balance control unit 54 included in the power supply control device 50 . 9 is a view showing in more detail a part of the configuration of the third optical signal receiving unit 541 and the reception verification unit 542 for detecting the solar-fuel cell.

균형제어부(54)는 제3 광신호수신부(541)과 수신검증부(542)로 구성된다. The balance control unit 54 includes a third optical signal receiving unit 541 and a reception verification unit 542 .

제3 광신호수신부(541)는 균형감시부(44)의 광신호 송신부(444) 및 발전신호송수신부(24)와 저장신호송수신부(34)를 경유하여 도달하는 복수의 광신호를 수신하기 위한 다수의 감광스위치(5411 내지 5417) 및 연결회로의 집합으로 구성된다. The third optical signal receiving unit 541 is for receiving a plurality of optical signals arriving via the optical signal transmitting unit 444 of the balance monitoring unit 44 and the power generation signal transmitting and receiving unit 24 and the storage signal transmitting and receiving unit 34 . It is composed of a plurality of photosensitive switches 5411 to 5417 and a set of connection circuits.

표 1은 각 감광스위치(5411 내지 5417)가 수신하는 광신호에 대해 정리한 것이다. Table 1 summarizes the optical signals received by each of the photosensitive switches 5411 to 5417.

[표 1] 복수의 감광스위치(5411 내지 5417)의 신호 수신 대상[Table 1] Signal reception targets of the plurality of photosensitive switches 5411 to 5417

Figure pat00002
Figure pat00002

각 감광 스위치(5411 내지 5417)는 내부에 2개의 발광다이오드가 포함된다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 제1 감광 스위치(5411)에는 제1 발광다이오드(5411-1) 및 제2 발광다이오드(5411-2)가 포함된다. 제4 감광스위치(5414)에는 제7 발광다이오드(5414-1) 및 제8 발광다이오드(5414-2)가 포함된다. Each of the photosensitive switches 5411 to 5417 includes two light emitting diodes therein. For example, referring to FIG. 9 , the first photosensitive switch 5411 includes a first light emitting diode 5411-1 and a second light emitting diode 5411 - 2 . The fourth photosensitive switch 5414 includes a seventh light emitting diode 5414 - 1 and an eighth light emitting diode 5414 - 2 .

수신검증부(542)는 수신된 복수의 광신호가 정확한 것인지 검증하는 한편, 제어장치(50)에 확인된 신호를 전송한다. 수신검증부(542)는 제3 광신호수신부(541)에서 전달된 복수의 광신호가 각각 통과하는 복수의 논리 게이트의 조합으로 구성되어, 복수의 광신호를 전달받아 각각 대응하는 복수의 전기적 제어신호로 변환하여 전력공급제어장치(50)에 전달한다. The reception verification unit 542 verifies whether the plurality of received optical signals are correct, and transmits the checked signals to the control device 50 . The reception verification unit 542 is composed of a combination of a plurality of logic gates through which a plurality of optical signals transmitted from the third optical signal reception unit 541 pass, respectively, and receives the plurality of optical signals to receive a plurality of electrical control signals corresponding to each. converted to and transmitted to the power supply control device 50 .

수신검증부(542)는 다수의 단위 검증모듈(5421, 5422, 5423, 5426, 5427, 5428)을 포함한다. 제1 단위검증모듈(5421), 제2 단위검증모듈(5422), 제3 단위검증모듈(5423)은 각각 2개의 AND 게이트 세트로 구성되고, 제4 단위검증모듈(5426), 제5 단위검증모듈(5427) 및 제6 단위검증모듈(5428)은 각각 2개의 OR 게이트 세트로 구성될 수 있다. The reception verification unit 542 includes a plurality of unit verification modules 5421 , 5422 , 5423 , 5426 , 5427 , 5428 . The first unit verification module 5421, the second unit verification module 5422, and the third unit verification module 5423 are each composed of two AND gate sets, the fourth unit verification module 5426, and the fifth unit verification module The module 5427 and the sixth unit verification module 5428 may each consist of two OR gate sets.

제3 광신호수신부(541)에서 전송하는 신호가 연결되는 게이트와 게이트 결과신호는 표 2와 같이 정리한다. The gate to which the signal transmitted from the third optical signal receiver 541 is connected and the gate result signal are summarized in Table 2.

[표 2] 수신검증부(542)의 신호 수신 대상[Table 2] Signal reception target of the reception verification unit 542

Figure pat00003
Figure pat00003

요약하자면, 균형감시부(44)와 발전신호송수신부(25), 저장신호송수신부(35)에서 전송하는 복수의 광신호 중 대응되는 광신호가 같아서 AND 게이트(5421, 5422, 5423)가 동작하는 경우, 광신호의 송수신이 정상적임을 의미하며, 발전신호송수신부(25) 또는 저장신호송수신부(35)가 적절하게 동작했다는 전기적 신호(C신호)가 전달된다. In summary, when the AND gates 5421, 5422, and 5423 operate because the corresponding optical signals among the plurality of optical signals transmitted by the balance monitoring unit 44, the power generation signal transmission/reception unit 25, and the storage signal transmission/reception unit 35 are the same , means that the transmission and reception of the optical signal is normal, and an electrical signal (signal C) indicating that the power generation signal transmission/reception unit 25 or the storage signal transmission/reception unit 35 has operated properly is transmitted.

균형감시부(44)와 발전신호송수신부(24), 저장신호송수신부(35)에서 전송하는 복수의 광신호 중 대응되는 광신호가 같지 않아서, OR게이트(5426, 5427, 5428)가 동작하는 경우, 광신호가 적절하게 전달되지 않았음을 나타내므로 판단을 유보하는 전기적 신호(I신호)가 전달된다. 제3 광신호수신부(541)와 수신검증부(542)의 각 신호는 전력공급제어장치(50)에 동시에 전달된다. When the corresponding optical signals among the plurality of optical signals transmitted from the balance monitoring unit 44, the power generation signal transmission/reception unit 24, and the storage signal transmission/reception unit 35 are not the same, the OR gates 5426, 5427, 5428 operate, Since it indicates that the optical signal has not been properly transmitted, an electrical signal (signal I) for deferring judgment is transmitted. Each signal of the third optical signal receiving unit 541 and the reception verification unit 542 is simultaneously transmitted to the power supply control device 50 .

도 9는 태양광 출력이 급격히 증가할 때 태양광-연료전지 +신호(PV-FC +S, PV-FC +C)의 신호 전달 과정을 해당 부분의 상세 도면과 함께 도시한 것이다. 9 is a diagram illustrating a signal transmission process of a solar photovoltaic-fuel cell + signal (PV-FC +S, PV-FC +C) when the solar output is rapidly increased together with a detailed view of the corresponding part.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 단위검증모듈(5421)은 제1 AND 게이트(5421-1) 및 제2 AND 게이트(5421-2)을 포함하고, 제4 단위검증모듈(5426)은 제1 OR 게이트(5426-1) 및 제2 OR 게이트(5426-2)을 포함한다. 전류 또는 광신호의 전달 경로를 더 굵게 표시하였다. 제1 AND 게이트(5421-1)의 출력은 PV-FC+C 신호이고, 제2 AND 게이트(5421-2)의 출력은 PV-FC-C 신호이다. 제1 OR 게이트(5426-1)의 출력은 PV-FC+I 신호이고, 제2 OR 게이트(5426-2)의 출력은 PV-FC-I 신호이다. 9, the first unit verification module 5421 includes a first AND gate 5421-1 and a second AND gate 5421-2, and the fourth unit verification module 5426 is 1 OR gate 5426-1 and a second OR gate 5426-2. The transmission path of the electric current or the optical signal is bolder. An output of the first AND gate 5421-1 is a PV-FC+C signal, and an output of the second AND gate 5421-2 is a PV-FC-C signal. An output of the first OR gate 5426-1 is a PV-FC+I signal, and an output of the second OR gate 5426-2 is a PV-FC-I signal.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템의 제어단계를 나타내는 도면이다. 10 is a diagram illustrating a control step of a hybrid DC power system using optical communication according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시한 대로, 전력공급제어장치(50)의 균형제어부(54)는 상시적으로 태양광컨버터(110)의 출력전압(VPVC)와 출력전류(IPVC), 연료전지컨버터(120)의 출력전압(VFCC)와 출력전류(IFCC), 흐름전지컨버터(130)의 출력전압(VFBC)와 출력전류(IFBC), 직류전력계통(90)에 전달되는 입력전압(Vin) 및 입력전류(Iin)를 확인한다(1010). 직류전력계통(90)에 전달되는 입력전압(Vin) 및 입력전류(Iin)은 부하의 요구전력에 대응할 수 있다.As shown in FIG. 10 , the balance control unit 54 of the power supply control device 50 constantly controls the output voltage (V PVC ) and the output current (I PVC ) of the solar converter 110 , the fuel cell converter 120 . ) output voltage (V FCC ) and output current (I FCC ), the output voltage (V FBC ) and output current (I FBC ) of the flow battery converter 130, the input voltage (V) delivered to the DC power system 90 in ) and check the input current (I in ) (1010). The input voltage (V in ) and the input current (I in ) delivered to the DC power system 90 may correspond to the required power of the load.

발전장치제어기(25)는 균형감시부(44)의 제1 광신호를 기반으로 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 변경하고 변경된 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 제2 광신호로 균형제어부(54)로 전달하고, 흐름전지제어기(35)는 균형감시부(44)의 제3 광신호를 기반으로 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하고 변경된 흐름전지출력지령치(IFB*)를 제4 광신호로 균형제어부(54)로 전달한다. The generator controller 25 changes the fuel cell output current command value (I FC *) based on the first optical signal of the balance monitoring unit 44 and converts the changed fuel cell output current command value (I FC *) into a second optical signal. It is transmitted to the balance control unit 54, and the flow battery controller 35 changes the output current command value (I FB *) of the flow battery based on the third optical signal of the balance monitoring unit 44 and changes the flow battery output command value (I). FB *) is transmitted to the balance control unit 54 as a fourth optical signal.

균형제어부(54)는 균형감시부(44)의 복수의 광신호(PV-FC, PV-FB, FC-FB[+S, -S]) 및 복수의 신호(PV-FC, PV-FB, FC-FB[+C, -C, +I, -I])를 확인하고, 발전장치제어기(25)가 제공하는 출력전력지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)가 제공하는 출력전류지령치(IFB*)의 변동 여부를 확인한다(1020).The balance control unit 54 includes a plurality of optical signals (PV-FC, PV-FB, FC-FB[+S, -S]) and a plurality of signals (PV-FC, PV-FB, FC) of the balance monitoring unit 44 . -FB[+C, -C, +I, -I]) is checked, and the output power command value (I FC *) provided by the generator controller 25 and the output current command value provided by the flow battery controller 35 are checked. It is checked whether there is a change in (I FB *) (1020).

균형제어부(54)는 균형감시부(44)의 신호에 기초하여 발전장치제어기(25)가 제공하는 출력전력지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)가 제공하는 출력전류지령치(IFB*)의 변동을 확정한다(1030). The balance control unit 54 is based on the signal of the balance monitoring unit 44, the output power command value (I FC *) provided by the generator controller 25 and the output current command value (I FB *) provided by the flow battery controller 35 ) to determine the change (1030).

전력공급제어장치(50)는 출력 상하한선을 초과하는 경우와 같이 출력전류지령치의 변화가 불가능한 경우 발전장치제어기(25)의 출력전류지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)가 제공하는 출력전류지령치(IFB*)의 변동을 취소하고, 전력공급제어장치(50)가 직접 출력을 변경한다(1040). When the output current command value cannot be changed, such as when the power supply control device 50 exceeds the output upper and lower limit, the output current command value I FC * of the generator controller 25 and the flow battery controller 35 provide the output The change of the current command value I FB * is canceled, and the power supply control device 50 directly changes the output ( 1040 ).

전력공급제어장치(50)는 변경된 발전장치제어기(25)의 출력전류지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)가 제공하는 출력전류지령치(IFB*)에 부합하도록 연료전지 및 흐름전지　내부 구성요소의 운전률을 변경한다(1050). 이러한 과정을 수행하여, 전력공급제어장치(50)는 직류전력계통(90)이 요구하는 전압 및 전류를 공급할 수 있다. The power supply control device 50 is configured to match the output current command value (I FC *) of the power generation device controller 25 and the output current command value (I FB *) provided by the flow battery controller 35 for fuel cells and flow cells. The operating rate of the internal component is changed (1050). By performing this process, the power supply control device 50 may supply the voltage and current required by the DC power system 90 .

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력공급제어장치(50)와 연료전지제어기(25), 흐름전지제어기(35), 발전신호송수신부(24), 저장신호송수신부(34), 균형감시부(44)에서 하이브리드 직류전원시스템(100)을 운전하는 방법을 나타낸다. 11A and 11B are a power supply control device 50, a fuel cell controller 25, a flow cell controller 35, a power generation signal transmission/reception unit 24, and a storage signal transmission/reception unit 34 according to an embodiment of the present invention. ), a method of operating the hybrid DC power system 100 in the balance monitoring unit 44 is shown.

전력공급제어장치(50)는 태양광컨버터(110)의 출력전압(VPVC)와 출력전류(IPVC), 연료전지컨버터(120)의 출력전압(VFCC)와 출력전류(IFCC), 흐름전지컨버터(130)의 출력전압(VFBC)와 출력전류(IFBC), 직류전력계통(90)에 전달되는 입력전압(VIn) 및 입력전류(IIn)를 수신한다(1110). The power supply control device 50 is an output voltage (V PVC ) and an output current (I PVC ) of the solar converter 110 , an output voltage (V FCC ) and an output current (I FCC ) of the fuel cell converter 120 , The output voltage (V FBC ) and the output current (I FBC ) of the flow battery converter 130 , the input voltage (V In ) and the input current (I In ) transferred to the DC power system 90 are received ( 1110 ).

전력공급제어장치(50)는 입력된 전압 및 전류를 통해 태양광출력전력(PPVC), 연료전지출력전력(PFCC), 흐름전지출력전력(PFBC) 및 직류전력계통(90)의 입력전력(PIn)을 계산한다(1120). The power supply control device 50 is the input of the solar output power (P PVC ), the fuel cell output power (P FCC ), the flow battery output power (P FBC ) and the DC power system 90 through the input voltage and current Calculate the power (P In ) (1120).

전력공급제어장치(50)는 계산된 태양광출력전력(PPVC), 연료전지출력전력(PFCC), 흐름전지출력전력(PFBC) 및 직류전력계통(90)의 입력전력(Pin)에 기초하여 수신전력(PPVC+PFCC+PFBC) 및 직류전력계통(90)의 입력전력(Pin)의 입출력 균형이 맞는지 확인한다(1130). The power supply control device 50 calculates solar output power (P PVC ), fuel cell output power (P FCC ), flow battery output power (P FBC ) and input power (P in ) of the DC power system (90) Based on the received power (P PVC +P FCC +P FBC ) and the input power (P in ) of the DC power system 90 check whether the input/output balance is correct (1130).

수신전력(PPVC+PFCC+PFBC) 및 직류전력계통(90)의 입력전력(Pin)의 입출력 균형이 맞는 경우에는(1130), 현재 상태를 유지한다(5010, 5020).When the input/output balance of the received power (P PVC +P FCC +P FBC ) and the input power (P in ) of the DC power system 90 is balanced ( 1130 ), the current state is maintained ( 5010 , 5020 ).

수신전력(PPVC+PFCC+PFBC) 및 직류전력계통(90)의 입력전력(Pin)의 입출력 균형이 맞지 않는 경우에는(1130), 균형감시부(44)는 복수의 광신호를 각각 균형제어부(54), 발전신호송수신부(24) 및 저장신호송수신부(34)로 전달한다. 발전신호송수신부(24)는 균형감시부(44)에서 전달된 제1 광신호를 수신하고, 저장신호송수신부(34)도 균형감시부(44)에서 전달된 제3 광신호를 수신한다(2010).When the input/output balance of the received power (P PVC +P FCC +P FBC ) and the input power (P in ) of the DC power system 90 is not balanced ( 1130 ), the balance monitoring unit 44 receives a plurality of optical signals, respectively. It is transmitted to the balance control unit 54 , the power generation signal transmission/reception unit 24 , and the storage signal transmission/reception unit 34 . The power generation signal transmission/reception unit 24 receives the first optical signal transmitted from the balance monitoring unit 44, and the storage signal transmission/reception unit 34 also receives the third optical signal transmitted from the balance monitoring unit 44 (2010) .

발전신호송수신부(24)는 수신된 제1 광신호에 기초하여, 도 11a의 도면부호 2020, 2022, 2230, 2031, 2032, 2023, 2035의 경우에 따른 연료전지(20)의 출력전류지령치(IFC*)의 변경방안을 검토하고, 저장신호송수신부(34)는 수신된 제3 광신호에 기초하여 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)의 변경방안을 검토한다. 발전신호송수신부(24)는 결정된 변경방안에 따라서 연료전지(20) 출력전류지령치(IFC*)를 변경하고, 저장신호송수신부(34)는 흐름전지(30) 출력전류지령치(IFB*)의 변경한다(2040, 2041, 2042, 2043, 2044, 2045). 발전신호송수신부(24)의 연료전지(20) 출력전류지령치(IFC*)는 발전장치제어기(25)로 전달되어 연료전지발전장치(20)의 동작이 제어되고, 저장신호송수신부(34)의 흐름전지(30) 출력전류지령치(IFB*)는 흐름전지제어기(35)로 전달되어 흐름전지(30)의 동작이 제어될 수 있다. Based on the received first optical signal, the power generation signal transmission/reception unit 24 generates the output current command value ( I FC *) review method, and the storage signal transmission/reception unit 34 examines a method of changing the output current command value ( IFB *) of the flow battery 30 based on the received third optical signal. The power generation signal transmitting/receiving unit 24 changes the fuel cell 20 output current command value (I FC *) according to the determined change method, and the storage signal transmitting/receiving unit 34 is the flow battery 30 output current command value (I FB *) ) is changed (2040, 2041, 2042, 2043, 2044, 2045). The fuel cell 20 output current command value I FC * of the power generation signal transmission/reception unit 24 is transmitted to the power generation device controller 25 to control the operation of the fuel cell power generation device 20, and the storage signal transmission/reception unit 34 ) of the flow battery 30 output current command value (I FB *) is transmitted to the flow battery controller 35, the operation of the flow battery 30 can be controlled.

표 3은 일 실시예의 연료전지(20) 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지(30) 출력전류지령치(IFB*)의 변경방안을 나타내는 표이다. Table 3 is a table showing a method of changing the output current command value I FC * and the flow cell 30 output current command value I FB * according to an embodiment.

[표 3] 균형감시부(44) 신호에 따른 현상 분석과 출력전류지령치의 변경[Table 3] Analysis of the phenomenon according to the signal of the balance monitoring unit 44 and the change of the output current command value

Figure pat00004
Figure pat00004

전력공급제어장치(50)는 아래의 복수의 경우(i 내지 ⅵ)에 따라 변경된 연료전지발전장치(20)의 출력전류지령치(IFC*)를 연료전지제어기(25)로 전달하고, 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 흐름전지제어기(35)로 전달하고, 연료전지제어기(25)는 출력전류지령치(IFC*)에 따라 자체적으로 연료전지발전장치(20)의 운전을 제어하고, 흐름전지제어기(35)는 출력전류지령치(IFB*)에 따라 자체적으로 흐름전지(30)의 운전을 제어할 수 있다. The power supply control device 50 transmits the output current command value I FC * of the fuel cell power generation device 20 changed according to the following plurality of cases (i to vi) to the fuel cell controller 25, and the flow cell The output current command value I FB * of (30) is transmitted to the flow cell controller 35, and the fuel cell controller 25 automatically controls the fuel cell power generation device 20 according to the output current command value I FC *. The operation is controlled, and the flow battery controller 35 may control the operation of the flow battery 30 by itself according to the output current command value I FB *.

여기에서, 복수의 경우(i 내지 ⅵ)는 Here, a plurality of cases (i to vi) are

(i) 균형감시부(44)의 태양광-연료전지 감지기(4411)에 +신호(PV-FC+S)가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기(4412)에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치(20)가 직류전력계통(90)으로 전송하는 전력을 감소시키도록 연료전지발전장치(20)의 출력전류지령치(IFC*)를 변경하는 동작, (i) When a + signal (PV-FC+S) is generated in the solar-fuel cell detector 4411 of the balance monitoring unit 44 and a + signal is generated in the solar-flow cell detector 4412, fuel cell power generation The operation of changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device 20 so that the device 20 reduces the power transmitted to the DC power system 90,

(ⅱ)균형감시부(44)의 태양광-연료전지 감지기(4411)에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기(4413)에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치(20)의 출력전력을 증가시키면서 흐름전지(30)가 직류전력계통(90)으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,(ii) when a + signal is generated in the solar light-fuel cell detector 4411 of the balance monitoring unit 44 and a - signal is generated in the fuel cell-flow cell detector 4413, the output power of the fuel cell power generation device 20 An operation of changing the output current command value ( IFB *) of the flow battery 30 to reduce the power transmitted by the flow battery 30 to the DC power system 90 while increasing the

(ⅲ)균형감시부(44)의 태양광-연료전지 감지기(4411)에 -신호가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기(4412)에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치(20)와 흐름전지(30)가 직류전력계통(90)으로 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치(20)의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작, (iii) When a -signal is generated in the solar light-fuel cell detector 4411 of the balance monitoring unit 44, and a -signal is generated in the photovoltaic-flow cell sensor 4412, the fuel cell power generation device 20 and the flow cell 30, the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device 20 and the output current command value ( IFB *) of the flow cell 30 to increase the power transmitted to the DC power system 90 changing action,

(ⅳ)균형감시부(44)의 태양광-연료전지 감지기(4411)에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기(4413)에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치(20)의 출력전력을 감소시키면서 흐름전지(30)가 직류전력계통(90)을 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치(20)의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,(iv) When a -signal is generated in the solar light-fuel cell detector 4411 of the balance monitoring unit 44 and a +signal is generated in the fuel cell-flow cell detector 4413, the output power of the fuel cell power generation device 20 The output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device 20 and the output current command value ( action to change I FB *),

(ⅴ)균형감시부(44)의 태양광-흐름전지 감지기(4411)에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기(4413)에 +신호가 발생할 때 흐름전지(30)가 직류전력계통(90)으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작, (v) When a + signal is generated in the solar light-flow cell detector 4411 of the balance monitoring unit 44 and a + signal is generated in the fuel cell-flow cell detector 4413, the flow cell 30 is connected to the DC power system ( 90) changing the output current command value (I FB *) of the flow battery 30 to reduce the power transmitted to,

(ⅵ)균형감시부(44)의 태양광-흐름전지 감지기(4412)에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기(4413)에 -신호가 발생할 때 흐름전지(30)가 직류전력계통(90)으로 전송하는 전력을 증가시키도록 흐름전지(30)의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작을 포함할 수 있다. (vi) When a -signal is generated to the solar light-flow cell detector 4412 of the balance monitoring unit 44, and a -signal is generated to the fuel cell-flow cell detector 4413, the flow cell 30 is connected to the DC power system ( 90) may include an operation of changing the output current command value ( IFB *) of the flow battery 30 to increase the power to be transmitted.

균형이 유지되지 않는 경우, 불균형의 원인에 따라 균형감시부(44)에서 제5 광신호가 발생하여 균형제어부(54)에 신호가 전달되므로, 전력공급제어장치(50)의 균형제어부(54)는 균형감시부(44)의 제5 광신호(PV-FC, PV-FB, FC-FB[+S, -S])를 수신하고(2010), 광신호 송수신이 정상적인지 여부를 나타내는 광신호(PV-FC, PV-FB, FC-FB[+C, -C, +I, -I])를 확인한다(2050, 2052, 2054). If the balance is not maintained, a fifth optical signal is generated from the balance monitoring unit 44 depending on the cause of the imbalance and the signal is transmitted to the balance control unit 54, so the balance control unit 54 of the power supply control device 50 provides a sense of balance Receives the fifth optical signal (PV-FC, PV-FB, FC-FB[+S, -S]) of the time unit 44 (2010), and an optical signal (PV-) indicating whether optical signal transmission and reception is normal FC, PV-FB, FC-FB[+C, -C, +I, -I]) are checked (2050, 2052, 2054).

전력공급제어장치(50)는 발전장치제어기(25)의 출력전류지령치(V*FC, I*FC) 및 흐름전지제어기(35)의 출력전류지령치(V*FB, I*FB)를 입력받고(3010, 3012, 3014), 균형제어부(54)에서 C신호가 전달되는 경우(3040, 3041, 3042, 3043, 3044, 3045에서 '아니오'인 경우), 연료전지 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)를 확정할 수 있다(4010 내지 5020). The power supply control device 50 receives the output current command value (V* FC , I* FC ) of the generator controller 25 and the output current command value (V* FB , I* FB ) of the flow battery controller 35 as input (3010, 3012, 3014), when the C signal is transmitted from the balance control unit 54 (in the case of 'No' in 3040, 3041, 3042, 3043, 3044, 3045), the fuel cell output current command value (I FC *) And it is possible to determine the flow battery output current command value (I FB *) (4010 to 5020).

균형제어부(54)에서 I신호가 전달되는 경우(3040, 3041, 3042, 3043, 3044, 3045에서 '예'인 경우), 발전신호송수신부(24)와 저장신호송수신부(34)의 동작이 정상적으로 이루어지지 못한 것이므로, 이전 변경을 취소하도록 출력변동 지령치를 재변경한다(3030, 3032, 3050, 3051, 3052, 3053, 3054, 3055). When the I signal is transmitted from the balance control unit 54 (if 'Yes' in 3040, 3041, 3042, 3043, 3044, 3045), the operation of the power generation signal transmission/reception unit 24 and the storage signal transmission/reception unit 34 is Since it is not normally done, the output change command value is re-changed to cancel the previous change (3030, 3032, 3050, 3051, 3052, 3053, 3054, 3055).

발전장치제어기(25)로 출력전류지령치(IFC*)가 전달되고, 흐름전지제어기(35)로 출력전류지령치(IFB*)가 전달되더라도, 연료전지발전장치(20)의 용량, 흐름전지(30) 내 전해질의 저장량, 연료전지컨버터(120), 흐름전지컨버터(130)의 용량 등 물리적으로 실현 불가능한 경우가 있다. Even if the output current command value I FC * is transmitted to the power generator controller 25 and the output current command value I FB * is transmitted to the flow cell controller 35 , the capacity of the fuel cell power generation device 20 , the flow cell (30) There are cases where it is physically impossible to realize the storage amount of the electrolyte, the fuel cell converter 120, the capacity of the flow battery converter 130, and the like.

전력공급제어장치(50)는 발전장치제어기(25)로 출력전류지령치(IFC*)가 전달되고, 흐름전지제어기(35)로 출력전류지령치(IFB*) 각각 연료전지발전장치(20)과 흐름전지(30)의 출력 최대값과(IFCMax, IFBMax) 최소값(IFCMin, IFBMin)을 비교하여(4020,4021,4040,4041), 보정된 발전장치제어기(25)의 출력전류지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)의 출력전류지령치(IFB*)가 각각 최대값(IFCMax, IFBMax)을 초과하거나 최소값(IFCMin, IFBMin) 미만인 경우(4020,4021,4040,4041에서 각각 '예'인 경우), 발전장치제어기(25)의 출력전류지령치(IFC*)와 흐름전지제어기(35)의 출력전류지령치(IFB*)를 최대값(IFCMax, IFBMax) 또는 최소값(IFCMin, IFBMin)에 수렴시킨다(4030,4031,4050,4051). The power supply control device 50 transmits the output current command value I FC * to the generator controller 25 , and the output current command value I FB * to the flow cell controller 35 , respectively, for the fuel cell power generation device 20 . By comparing the maximum output value (I FCMax , I FBMax ) and the minimum value (I FCMin , I FBMin ) of the flow battery 30 (4020,4021,4040,4041), the corrected output current of the generator controller 25 When the setpoint (I FC *) and the output current command value (I FB *) of the flow battery controller 35 exceed the maximum values (I FCMax , I FBMax ) or are less than the minimum values (I FCMin , I FBMin ), respectively (4020,4021) , in the case of 'Yes' in 4040 and 4041, respectively), the output current command value (I FC *) of the generator controller 25 and the output current command value ( IFB *) of the flow battery controller 35 are set to the maximum value (I FCMax ) , I FBMax ) or the minimum (I FCMin , I FBMin ) (4030,4031,4050,4051).

연료전지발전장치(20)의 출력 기대값은 연료의 공급량에 비례하며, 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다(수학식 2에서 m과 n은 상기 등식에 의한 소정의 상수값이다). 실질적으로 연료전지발전장치(20)의 출력전력을 변경하기 위해서는 연료 공급량을 변경해야 한다. The expected output value of the fuel cell power generation device 20 is proportional to the amount of fuel supplied, and can be expressed by Equation 2 below (in Equation 2, m and n are predetermined constant values by the above equation). In order to substantially change the output power of the fuel cell power generation device 20, the fuel supply amount must be changed.

변경된 출력 지령치를 수령한 발전장치제어기(25)는 변경된 지령치에 부합하도록 연료의 공급량(FFuel)을 변경한다(5010). The power generation device controller 25 receiving the changed output command value changes the supply amount of fuel F Fuel to match the changed command value (5010).

[수학식 2] [Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

흐름전지(30)의 출력 기대치는 전지로 공급되는 전해질의 절대량에 비례하며, 아래의 수학식 3으로 나타낼 수 있다(수학식3에서 m과 n은 상기 등식에 의한 소정의 상수값이다). 실질적으로 흐름전지(30)의 출력을 변경하기 위해서는 전해질의 공급량을 변경해야 한다. 흐름전지제어기(35)는 변경된 지령치에 부합하도록 연료의 공급량(FFuel)과 전해질 공급량(FElectrolyte)을 변경한다(5020).The expected output value of the flow battery 30 is proportional to the absolute amount of electrolyte supplied to the battery, and can be expressed by Equation 3 below (in Equation 3, m and n are predetermined constant values by the above equation). In order to substantially change the output of the flow battery 30, it is necessary to change the supply amount of the electrolyte. The flow cell controller 35 changes the fuel supply amount (F Fuel ) and the electrolyte supply amount (F Electrolyte ) to match the changed command value ( 5020 ).

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00006
Figure pat00006

본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.An aspect of the present invention may be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. Codes and code segments implementing the above program can be easily inferred by a computer programmer in the art. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in network-connected computer systems, and may be stored and executed as computer-readable codes in a distributed manner.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다. The above description is only one embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to implement in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to the content described in the claims.

10: 태양광발전장치 110: 태양광컨버터
20: 연료전지발전장치 120: 연료전지컨버터
30: 흐름전지 130: 흐름전지컨버터
40: 입력분전반 44: 균형감시부
50: 전력공급제어장치 54: 균형제어부 10: photovoltaic device 110: photovoltaic converter
20: fuel cell power generation device 120: fuel cell converter
30: flow battery 130: flow battery converter
40: overall input distribution 44: balance monitoring unit
50: power supply control unit 54: balance control unit

Claims (11)

태양광발전장치, 연료전지발전장치 및 흐름전지를 포함하는 복수의 발전원을 포함하는 하이브리드 직류전원시스템에 있어서,
태양광발전장치의 태양광발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 태양광컨버터;
연료전지발전장치의 연료전지발전전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 연료전지컨버터;
흐름전지전압을 계통전압(Vin)으로 변환하는 흐름전지컨버터;
태양광컨버터의 출력, 연료전지컨버터의 출력, 흐름전지컨버터의 출력이 서로 병렬로 연결되는 부분에 위치되며, 태양광발전장치, 연료전지발전장치 및 흐름전지 중 복수의 2개의 발전원 세트의 양극 도선과 각각 연결되어 연결된 2개의 발전원 세트의 전압 및 전류를 비교하여 상대적 출력변동을 감지하고, 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 전송하는 균형감시부; 및
상기 감지된 상대적 출력변동에 대응하는 복수의 광신호를 수신하고, 수신된 복수의 광신호에 기초하여 태양광 출력의 일중 변화에 관계없이 부하에 필요한 직류 전력을 안정적으로 공급하는 균형제어부를 포함하며 하이브리드 직류전원시스템을 제어하는 전력공급제어장치; 를 포함하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. In the hybrid DC power system comprising a plurality of power generation sources including a photovoltaic power generation device, a fuel cell power generation device, and a flow battery,
A solar converter that converts the photovoltaic power generation voltage of the photovoltaic device into a grid voltage (V in );
a fuel cell converter converting the fuel cell power generation voltage of the fuel cell power generation device into a grid voltage (V in );
a flow battery converter for converting a flow battery voltage into a grid voltage (V in );
The output of the photovoltaic converter, the output of the fuel cell converter, and the output of the flow cell converter are located in a portion where they are connected in parallel to each other, and the anode of a plurality of sets of two power sources among the photovoltaic power generation device, the fuel cell power generation device and the flow cell a balance monitoring unit for detecting a relative output change by comparing the voltage and current of the two sets of power generation sources connected to the conductor, respectively, and transmitting a plurality of optical signals corresponding to the sensed relative output change; and
and a balance control unit for receiving a plurality of optical signals corresponding to the sensed relative output fluctuations, and stably supplying DC power required to a load regardless of a daily change in solar output based on the plurality of received optical signals, a power supply control device for controlling the hybrid DC power system; A hybrid DC power system using optical communication comprising a. 제1항에 있어서, 균형감시부는,
태양광발전장치의 출력전력(PPVC), 연료전지발전장치의 출력전력(PFCC) 및 흐름전지 출력전력(PFBC)의 변동을 각각 복수의 전류형태로 감지하는 전류인식부;
감지된 각각 복수의 전류형태신호를 각각 대응하는 복수의 전압신호로 변경하는 증폭변환부;
증폭변환부의 각각의 복수의 전압신호에 기초하여 복수의 반도체 스위치를 개폐하는 스위치부; 및
복수의 반도체 스위치의 개폐에 기초하여 복수의 발광 소자로 구성되어 전기적 자극을 받아 복수의 광신호를 전송하는 광신호송신부; 를 포함하고,
전류인식부는 입력 전원의 동일한 극끼리를 연결하는 도선과 전류 흐름을 구분하기 위한 복수의 다이오드, 전력의 흐름을 억제하는 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. The method of claim 1, wherein the balance monitoring unit,
A current recognition unit for detecting variations in the output power (P PVC ) of the photovoltaic device, the output power (P FCC ) of the fuel cell power generation device, and the output power of the flow battery (P FBC ) in a plurality of current forms, respectively;
an amplification converter for changing each of the sensed plurality of current type signals into a plurality of voltage signals corresponding thereto;
a switch unit for opening and closing a plurality of semiconductor switches based on each of the plurality of voltage signals of the amplification conversion unit; and
an optical signal transmitter comprising a plurality of light emitting elements based on opening and closing of a plurality of semiconductor switches and receiving electrical stimulation to transmit a plurality of optical signals; including,
A hybrid DC power system using optical communication, characterized in that the current recognition unit is composed of a conductor connecting the same poles of the input power source, a plurality of diodes for separating the current flow, and a capacitor for suppressing the power flow. 제2항에 있어서, 균형감시부의 전류인식부는,
태양광발전장치와 연료전지발전장치 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-연료전지 감지기;
태양광발전장치와 흐름전지 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 태양광-흐름전지 감지기; 및
연료전지발전장치와 흐름전지 사이의 상대적 출력변동을 확인하는 연료전지-흐름전지 감지기;를 포함하고,
전류인식부로 유입되는 전류신호를 +전류신호, 전류인식부로부터 유출되는 전류신호를 -전류신호로 정의할 때, 광신호송신부는 +전류신호 및 -전류신호 각각에 대응하는 복수의 광전소자를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. The method of claim 2, wherein the current recognition unit of the balance monitoring unit,
a photovoltaic-fuel cell sensor that checks the relative output variation between the photovoltaic power generation device and the fuel cell power generation device;
Photovoltaic-flow cell sensor for checking the relative output variation between the photovoltaic device and the flow cell; and
Including; a fuel cell-flow cell detector for checking the relative output variation between the fuel cell power generation device and the flow cell;
When a current signal flowing into the current recognition unit is defined as a + current signal and a current signal flowing out from the current recognition unit as a - current signal, the optical signal transmitter includes a plurality of photoelectric elements corresponding to each of the + current signal and the - current signal. A hybrid DC power supply system using optical communication, characterized in that it is configured to do so. 제1항에 있어서, 연료전지발전장치는,
연료전지출력전력을 제어하는 발전장치제어기; 및
균형감시부로부터 송신되는 제1 광신호를 수신하는 제1 광신호수신부 및 균형제어부에 제1 광신호에 대응하는 제2 광신호를 송신하는 제1 광신호복제부를 포함하는 발전신호송수신부; 를 포함하고,
제1 광신호수신부는 균형감지부의 제1 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 제1 감광소자의 집합으로 구성되고, 제1 광신호복제부는 복수의 제1 발광소자의 집합으로 구성되고,
제1 광신호수신부의 복수의 감광소자와 제1 광신호복제부의 복수의 발광소자가 일 대 일로 직렬 연결되어, 각 감광소자의 동작으로 인하여 발생한 전류가 일 대 일로 직렬연결된 각 발광소자를 구동하고, 각 제1 발광소자의 전류신호 혹은 전압신호가 발전장치제어기에 전달되는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템.According to claim 1, wherein the fuel cell power generation device,
a power generation device controller controlling the fuel cell output power; and
a power generation signal transmitting and receiving unit including a first optical signal receiving unit for receiving the first optical signal transmitted from the balance monitoring unit and a first optical signal replicating unit for transmitting a second optical signal corresponding to the first optical signal to the balance control unit; including,
The first optical signal receiving unit is composed of a set of a plurality of first photosensitive elements for converting the first optical signal of the balance sensing unit into an electric signal, and the first optical signal replicating unit is composed of a set of a plurality of first light emitting elements,
The plurality of photosensitive elements of the first optical signal receiving unit and the plurality of light emitting elements of the first optical signal replicating unit are connected in series one-to-one, and the current generated by the operation of each photosensitive element drives each light emitting element connected in series one-to-one, , Hybrid DC power system using optical communication, characterized in that the current signal or voltage signal of each first light emitting device is transmitted to the generator controller. 제1항에 있어서, 흐름전지는,
흐름전지의 동작을 제어하는 흐름전지제어기;
균형감시부로부터 송신된 제3 광신호를 수신하는 제2 광신호수신부 및 균형제어부에 제3 광신호에 대응하는 제4 광신호를 송신하는 제2 광신호복제부를 포함하는 저장신호송수신부; 를 포함하고,
제2 광신호수신부는 균형감지부의 제3 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 감광소자의 집합으로 구성되고, 제2 광신호복제부는 복수의 발광소자의 집합으로 구성되고,
제2 광신호수신부의 복수의 제2 감광소자와 제2 광신호복제부의 복수의 제2 발광소자가 일 대 일로 직렬 연결되어, 각 제2 감광소자의 동작으로 인하여 발생한 전류가 일 대 일로 연결된 각 제2 발광소자를 구동하고, 각 제2 발광소자의 전류신호 혹은 전압신호가 흐름전지제어기에 전달되는 것을 특징으로 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. The method of claim 1, wherein the flow battery,
a flow battery controller for controlling the operation of the flow battery;
a storage signal transmitting and receiving unit including a second optical signal receiving unit for receiving the third optical signal transmitted from the balance monitoring unit and a second optical signal replicating unit for transmitting a fourth optical signal corresponding to the third optical signal to the balance control unit; including,
The second optical signal receiving unit is composed of a set of a plurality of photosensitive elements for converting the third optical signal of the balance sensing unit into an electric signal, and the second optical signal replicating unit is composed of a set of a plurality of light emitting elements,
Each of the plurality of second photosensitive elements of the second optical signal receiving unit and the plurality of second light emitting elements of the second optical signal replicating unit are connected in series one-to-one, so that the current generated by the operation of each second photosensitive element is connected one-to-one. A hybrid DC power system using optical communication, characterized in that a second light emitting device is driven, and a current signal or a voltage signal of each second light emitting device is transmitted to a flow battery controller. 제1항에 있어서, 균형제어부는,
균형감시부, 연료전지발전장치, 흐름전지로부터 송신된 복수의 광신호를 수신하며, 수신된 복수의 광신호 각각에 대응하는 복수의 전기신호로 변환하기 위해 병렬로 연결된 복수의 감광 소자의 집합을 포함하는 제3 광신호수신부; 및
복수의 광신호가 정상적으로 전달되는지 검증하고, 제3 광신호수신부에서 전달된 복수의 광신호가 각각 통과하는 복수의 논리 게이트의 조합으로 구성되어, 복수의 광신호를 전달받아 각각 대응하는 복수의 전기적 제어신호로 변환하여 전력공급제어장치에 전달하는 수신검증부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. According to claim 1, wherein the balance control unit,
Receives a plurality of optical signals transmitted from the balance monitoring unit, the fuel cell power generation device, and the flow cell, and includes a set of a plurality of photosensitive elements connected in parallel to convert the plurality of optical signals into a plurality of electrical signals corresponding to each of the received plurality of optical signals a third optical signal receiving unit; and
Verifies whether a plurality of optical signals are normally transmitted, and is composed of a combination of a plurality of logic gates through which a plurality of optical signals transmitted from the third optical signal receiver pass, respectively, and receives a plurality of optical signals to receive a plurality of electrical control signals corresponding to each a reception verification unit that converts to and transmits it to the power supply control device; Hybrid DC power system using optical communication, characterized in that it comprises a. 제3항에 있어서,
균형제어부는 태양광컨버터의 출력전압(VPVC(t)) 및 출력전류(IPVC(t)), 연료전지컨버터의 출력전압(VFCC(t)) 및 출력전류(IFCC(t)), 흐름전지컨버터의 출력전압(VFBC(t)) 및 출력전류(IFBC(t))와, 직류전력계통에 전달되는 입력전압(Vin)과 입력전류(Iin)를 확인하고, 광통신을 매개하여 발생한 균형감시부의 제5 광신호를 확인하고,
발전장치제어기는 균형감시부의 제1 광신호를 기반으로 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 변경하고 변경된 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 제2 광신호로 균형제어부로 전달하고,
흐름전지제어기는 균형감시부의 제3 광신호를 기반으로 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하고 변경된 흐름전지출력지령치(IFB*)를 제4 광신호로 균형제어부로 전달하고,
균형제어부는 균형감시부의 제5 광신호에 따라 연료전지 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지 출력전류지령치(IFB*) 변동을 확정하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. 4. The method of claim 3,
The balance control part includes the output voltage (V PVC (t)) and output current (I PVC (t)) of the solar converter, the output voltage (V FCC (t)) and the output current (I FCC (t)) of the fuel cell converter. , Check the output voltage (V FBC (t)) and output current (I FBC (t)) of the flow battery converter, and the input voltage (V in ) and input current (I in ) delivered to the DC power system, and Check the 5th optical signal of the balance monitoring unit generated through
The generator controller changes the fuel cell output current command value (I FC *) based on the first optical signal of the balance monitoring unit and transmits the changed fuel cell output current command value (I FC * ) to the balance control unit as a second optical signal,
The flow battery controller changes the output current command value (I FB *) of the flow battery based on the third optical signal of the balance monitoring unit, and transmits the changed flow battery output command value (I FB *) to the balance control unit as a fourth optical signal,
A hybrid DC power system using optical communication, characterized in that the balance control unit determines changes in the fuel cell output current command value (I FC *) and the flow cell output current command value (I FB *) according to the fifth optical signal of the balance monitoring unit. 제7항에 있어서,
발전장치제어기가 연료전지 출력전류지령치(IFC*)를 변경할 수 없고, 흐름전지제어기가 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)를 변경할 수 없는 경우,
전력공급제어장치가 직접 연료전지 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)를 변경하고,
연료전지제어기는 변경된 연료전지 출력전류지령치(IFC*)에 따라 연료전지 운전률을 제어하고,
흐름전지제어기는 변경된 흐름전지 출력전류지령치(IFB*)에 기초하여 흐름전지 운전률을 제어하여, 안정적으로 직류전력계통에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. 8. The method of claim 7,
If the generator controller cannot change the fuel cell output current command value (I FC *) and the flow cell controller cannot change the flow cell output current command value (I FB *),
The power supply control device directly changes the fuel cell output current command value (I FC *) and the flow battery output current command value (I FB *),
The fuel cell controller controls the fuel cell operation rate according to the changed fuel cell output current command value (I FC *),
A hybrid DC power system using optical communication, characterized in that the flow battery controller controls the flow battery operation rate based on the changed flow battery output current command value (I FB *) to stably supply power to the DC power system. 제8항에 있어서,
전력공급제어장치는 아래의 복수의 경우(i 내지 ⅵ)에 따라 변경된 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)를 연료전지제어기로 전달하고, 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 흐름전지제어기로 전달하고, 연료전지제어기는 출력전류지령치(IFC*)에 따라 자체적으로 연료전지발전장치의 운전을 제어하고, 흐름전지제어기는 출력전류지령치(IFB*)에 따라 자체적으로 흐름전지의 운전을 제어하고,
여기에서, 복수의 경우(i 내지 ⅵ)는
(i) 균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 +신호가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)를 변경하는 동작,
(ⅱ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치의 출력전력을 증가시키면서 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,
(ⅲ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 -신호가 발생하고, 태양광-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 연료전지발전장치와 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,
(ⅳ)균형감시부의 태양광-연료전지 감지기에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 연료전지발전장치의 출력전력을 감소시키면서 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*) 및 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,
(ⅴ)균형감시부의 태양광-흐름전지 감지기에 +신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 +신호가 발생할 때 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 감소시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작,
(ⅵ)균형감시부의 태양광-흐름전지 감지기에 -신호가 발생하고, 연료전지-흐름전지 감지기에 -신호가 발생할 때 흐름전지가 직류전력계통으로 전송하는 전력을 증가시키도록 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)를 변경하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. 9. The method of claim 8,
The power supply control device transmits the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device changed according to the following plurality of cases (i to vi) to the fuel cell controller, and the output current command value (I FB *) of the flow cell is transmitted to the flow cell controller, the fuel cell controller controls the operation of the fuel cell power generation device by itself according to the output current command value (I FC *), and the flow cell controller autonomously controls the operation of the fuel cell power generation device according to the output current command value (I FB *). control the operation of the flow battery,
Here, a plurality of cases (i to vi) are
(i) When a + signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a + signal is generated to the solar-flow cell detector, the fuel cell power generation device reduces the power transmitted to the DC power system. The operation of changing the output current command value (I FC *) of the device,
(ii) When a + signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a - signal is generated to the fuel cell-flow cell detector, the output power of the fuel cell generator is increased while the flow cell transmits to the DC power system. Changing the output current command value (I FB *) of the flow battery to reduce power,
(iii) When a -signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a -signal is generated to the photovoltaic-flow-cell detector, increase the power transmitted by the fuel cell generator and the flow cell to the DC power system. The operation of changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device and the output current command value (I FB *) of the flow cell,
(iv) When a -signal is generated to the solar-fuel cell detector of the balance monitoring unit and a +signal is generated to the fuel cell-flow cell detector, the output power of the fuel cell generator is reduced while the flow cell transmits to the DC power system. Changing the output current command value (I FC *) of the fuel cell power generation device and the output current command value (I FB *) of the flow cell to increase power;
(v) When a + signal is generated to the solar-flow battery detector of the balance monitoring unit and a + signal is generated to the fuel cell-flow battery detector, the output current of the flow battery is reduced to reduce the power transmitted by the flow battery to the DC power system. action to change the setpoint (I FB *),
(vi) When a -signal is generated to the solar-flow cell detector of the balance monitoring unit and a -signal is generated to the fuel cell-flow-cell detector, the output current of the flow cell increases the power transmitted by the flow cell to the DC power system. Hybrid DC power system using optical communication, characterized in that it includes the operation of changing the command value (I FB *). 제9항에 있어서,
균형제어부는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부에서 전송하는 제4 광신호가 상호 일치하는지 검증하고,
전력공급제어장치는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 서로 일치할 때 상기 전달된 출력전류지령치(IFC*)와 상기 전달된 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)의 변경을 확정하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. 10. The method of claim 9,
The balance control unit verifies whether the fifth optical signal transmitted from the balance monitoring unit, the second optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit match each other,
When the fifth optical signal transmitted from the balance monitoring unit, the second optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit coincide with each other, the transmitted output current command value (I FC ) *) and a hybrid DC power system using optical communication, characterized in that the change of the transmitted output current command value (I FB *) of the flow battery is confirmed. 제9항에 있어서,
균형제어부는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부가 전송하는 제2 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 상호 일치하는지 검증하고,
전력공급제어장치는 균형감시부에서 전송하는 제5 광신호와 발전신호송수신부에서 전송하는 제1 광신호, 저장신호송수신부가 전송하는 제4 광신호가 서로 일치하지 않을 때, 연료전지제어기로 전달되어 운전에 이용된 연료전지발전장치의 출력전류지령치(IFC*)와 상기 흐름전지제어기로 전달되어 운전에 이용된 흐름전지의 출력전류지령치(IFB*)의 변경을 각각 원상 복구하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용하는 하이브리드 직류전원시스템. 10. The method of claim 9,
The balance control unit verifies whether the fifth optical signal transmitted by the balance monitoring unit, the second optical signal transmitted by the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted by the storage signal transmission/reception unit match each other,
When the fifth optical signal transmitted from the balance monitoring unit, the first optical signal transmitted from the power generation signal transmission/reception unit, and the fourth optical signal transmitted from the storage signal transmission/reception unit do not match, the power supply control device is transmitted to the fuel cell controller for operation The output current command value (I FC * ) of the fuel cell power generation device used in Hybrid DC power system using optical communication with
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