KR20230099352A - A energy flow and voltage control method for the distributed DC nanogrid system - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 가정용 또는 사무용 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전시, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서 2개 선의 교류 전선을 전기적으로 회로와 연결시키고, 기계적으로 분리할 수 있는 전자식 접촉기와 구동 회로, 누전을 측정할 수 있는 변압기, 교류 전류를 측정하는 전류 측정기 J1722커넥터와 전체 제어기와 내부 상태를 표시해 주는 장치를 통해, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 개폐기 회로의 고장 감시를 포함하여 저전력 및 저발열 설계와 전자 개폐기 접점의 전기 아크로 인한 수명 감소를 방지하는 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 자동차의 완속 충전용 교류 전력 연결 장치는, 가정용 및 사무용 교류 전력 콘센트를 통해 전기 자동차의 내부 배터리를 완속 충전하는 장치에 있어서, 표준으로 사용하는 J1772 콘센트/플러그 방식의 휴대용 전력 연결 장치에서 2개 선의 교류 전선을 전기적으로 회로와 연결시키고 기계적으로 분리할 수 있는 전자식 접촉기 및 구동 회로; 누전을 측정할 수 있는 변압기; 교류 전류를 측정하는 전류 측정기 J1722커넥터와 전체 제어기와 내부 상태를 표시해 주는 장치가 있는 충전 연결 장치; 에 있어서, 내부 부품의 소형화 및 신뢰성 향상을 위해 교류 전력을 개폐하는 전자 개폐기 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to electrically connect two AC wires with a circuit in a J1772 outlet/plug-type portable power connection device that is used as a standard when charging an internal battery of an electric vehicle through an AC power outlet for home or office use. , mechanically separable electronic contactor and drive circuit, transformer that can measure leakage, current meter J1722 connector that measures alternating current, overall controller and device that displays the internal status, miniaturization and reliability improvement of internal parts It is to provide an AC power connection device for slow charging of an electric vehicle that prevents a reduction in life due to a low-power and low-heat design and an electric arc of an electromagnetic switch contact, including fault monitoring of an electromagnetic switch circuit that opens and closes AC power.
In order to achieve the above object, an AC power connection device for slow charging of an electric vehicle according to the present invention is a device for slowly charging an internal battery of an electric vehicle through an AC power outlet for home and office use, a standard J1772 outlet /Electromagnetic contactors and driving circuits that can electrically connect and mechanically separate two AC wires from a circuit in a plug-type portable power connection device; Transformers capable of measuring earth leakage; Current meter J1722 connector to measure alternating current and charging connection with overall controller and internal status display device; In the, characterized in that it includes; an electronic switch circuit for opening and closing AC power in order to downsize and improve reliability of internal components.

Description

분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법{A energy flow and voltage control method for the distributed DC nanogrid system}A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid {A energy flow and voltage control method for the distributed DC nanogrid system}

본 발명은 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 계통을 사용하지 않고, 개별 단위마다 신 재생 에너지 발전기와 직류 에너지 저장 장치가 달린 다수의 개별적 분산형 직류 에너지 계통에서 각각의 단위 간의 에너지 흐름을 제어하고 전압을 유지하는 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid, and more particularly, to a method for controlling a flow of energy and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid. A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid that controls energy flow between units in a DC energy system and maintains voltage.

도 1은 나노그리드의 예 및 직류 나노그리드의 기본 형태를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an example of a nanogrid and a basic form of a DC nanogrid.

도 1을 참조하면, 나노그리드의 예 및 직류 나노그리드의 기본 형태가 있다.Referring to Figure 1, there is an example of a nanogrid and a basic form of a DC nanogrid.

자연 에너지 자원은 재생 가능 에너지나, 재생 에너지로 불리고 있지만, 태양이 비치면 발전하고 바람이 불어올 때만 발전한다.Natural energy sources are called renewable energy or renewable energy, but they generate power when the sun shines and only when the wind blows.

수력 발전은 강의 유량에 따라 발전량이 달라지고, 태양광 발전이나, 연료 전지, 축전기는 직류이므로 그것을 교류로 변환하는 전력 변환기가 필요하다.Hydroelectric power generation varies depending on the flow rate of the river, and solar power generation, fuel cells, and capacitors are direct current, so a power converter that converts it to alternating current is required.

재생 에너지 인버터는 동기 계통의 전압과 주파수에 맞춰 전류를 보내는 전류 모드로 발전한다.Renewable energy inverters develop in current mode, sending current according to the voltage and frequency of the synchronous grid.

이를 개통 연계 모드(=grid tie mode)라 한다.This is referred to as grid tie mode.

계통의 주파수에 맞게 전력을 주입하거나 줄이거나 하는 단순 동작을 하는 것이다.It is a simple operation of injecting or reducing power according to the frequency of the system.

큰 규모의 교류 전력 계통에서는 조금 문제가 덜하지만, 낙도와 같은 경우에는 태양광 발전을 작은 규모의 디젤 교류 발전기 전력 수급의 30 ~ 50 % 이상의 순간적인 불균형을 흡수하는 것이 곤란하여 계통 주파수를 유지할 수 없게 된다.In large-scale AC power systems, this is less of a problem, but in the case of remote islands, it is difficult to absorb instantaneous imbalances of 30 to 50% or more of the power supply and demand of small-scale diesel alternators for photovoltaic power generation, so it is difficult to maintain the system frequency. there will be no

이러한 원인은 교류 계통이 빛의 속도로 에너지를 발전하고, 또한 빛의 속도로 에너지를 소비하는 것에 기인한고 할 수 있다.This cause can be attributed to the AC system generating energy at the speed of light and consuming energy at the speed of light.

도 1에 나타낸 나노그리드는 마이크로그리드보다 한 단위 더 작은 형태의 최소 단위의 분산 제어 전원을 말하는 것으로, 교류그리드 보다는 직류그리드로 구성하여, 재생 에너지에 좀 더 적합하게 구성하고 있다.The nanogrid shown in FIG. 1 refers to a distributed control power source of a minimum unit smaller than a microgrid, and is composed of a DC grid rather than an AC grid, making it more suitable for renewable energy.

직류 에너지 저장 장차를 통해 에너지를 실시간 저장하였다가, 내부적인 전기 부하에 대해 공급하며, 다른 나노그리드에도 에너지를 공급하거나, 공급받을 수 있는 하드웨어(=에너지 라우터)로 구성된다.It is composed of hardware (=energy router) that stores energy in real time through a DC energy storage device, supplies it to internal electrical loads, and supplies or receives energy to other nanogrids.

도 2는 하이브리드 분산형 그리드 제어 및 근접 접속형 그리드 제어의 예를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of hybrid distributed grid control and close-connected grid control.

도 2를 참조하면, 하이브리드 분산형 그리드 제어 및 근접 접속형 그리드 제어 예제의 모습을 알 수 있다.Referring to FIG. 2 , an example of hybrid distributed grid control and close-connected grid control can be seen.

직류 나노그리드를 위의 2개의 형태로 구성하고 실증하기 위한 많은 연구가 있었는데, 하이브리드 분산형 그리드에서 여러 개의 전원 공급기와 부하가 개별 동작 중인 상태에서 직류 전압을 원하는 오차(+/-10%)로 유지하는 것은 모든 현재의 반도체 소자를 사용한 전력 변환기가 기본적으로 전류를 제어하여 전압을 유지하는 구조이다.There have been many studies to construct and demonstrate the DC nanogrid in the above two forms. In a hybrid distributed grid, multiple power supplies and loads are operating individually, and the DC voltage is reduced to a desired error (+/-10%). Maintaining is a structure in which all current power converters using semiconductor devices basically control current to maintain voltage.

이러한 직류 공급선의 용량성 부하가 초기 충전 전류나 회로 차단시의 아크 전류 억제를 위해 최소 값으로 유지되는 관계로 기술적으로 가능하나, 매우 빠른 통신 속도가 필요로 하며, 동작 도중 통신이 안되는 경우, 전압 유지에 애로가 있는 문제점이 있다.Although this is technically possible because the capacitive load of the DC supply line is maintained at a minimum value to suppress the initial charging current or the arc current at the time of circuit breaking, a very fast communication speed is required, and if communication is not possible during operation, voltage There are problems with maintenance.

따라서 일반적인 인터넷 접속 방식인 근접 접속형 그리드 제어 방식에 대해 관심이 있으며, 이러한 방식은 하이브리드 분산형에 비해 좀 더 많은 개수의 에너지 라우터의 개수가 필요하여, 전력 변환기 가격이 상승하는 단점은 있으나 최근의 전력변환기의 가격의 하락 등으로 좀 더 유리하다.Therefore, there is interest in the proximity access type grid control method, which is a general Internet access method. This method requires a larger number of energy routers than the hybrid distributed type, and has the disadvantage of increasing the price of the power converter. It is more advantageous due to the decrease in the price of power converters.

다만, 근접 접속형도 개별적인 노드 간의 통신 등으로 에너지의 흐름 제어를 하는 관계로 상호 통신이 순간적으로 느려지거나 전체 통신이 안 되는 경우에는 전압 유지나 에너지 흐름 제어가 어려워질 수 있는 문제점이 있다.However, since the proximity connection type also controls the flow of energy through communication between individual nodes, it may be difficult to maintain voltage or control energy flow when mutual communication is momentarily slowed down or when overall communication is not possible.

재생 에너지는 직류 배전에 적합하며, 직류 에너지 저장 장치를 가진 여러 개의 직류 나노그리드가 다시 직류 나노그리드 간 에너지 라우터로 연결되어 에너지 라우터의 에너지 흐름을 제어하여 각 직류 나노그리드의 전압을 안정화시켜시는데, 고속의 통신 없이는 에너지 흐름 제어와 전압 안정화를 하는데 어려움이 있었다.Renewable energy is suitable for DC distribution, and several DC nanogrids with DC energy storage devices are connected to energy routers between DC nanogrids to control the energy flow of the energy router to stabilize the voltage of each DC nanogrid. Without high-speed communication, energy flow control and voltage stabilization were difficult.

그리고, 이러한 통신을 통한 제어 방식들은 하나의 나노그리드 내부에서도 같은 직류 버스에 물리적으로 떨어진 곳에 AC 전력망에 연결된 다른 양방향 AC/DC 전력 변환기가 연결되거나, 전력 용량을 높이기 위해 혹은 고장을 예비하여 더미 전력 변환기로 하기 위해 AC/DC 전력 변환기가 병렬 연결되는 경우에, 순간적으로 통신이 느려지거나 안되는 경우 제어에 애로가 발생할 수 있었다.In addition, in the control method through communication, another bi-directional AC/DC power converter connected to the AC power grid is connected to the same direct current bus physically apart even within one nanogrid, or dummy power is used to increase power capacity or to reserve a failure. In the case where AC/DC power converters are connected in parallel to make a converter, difficulties in control may occur if communication is momentarily slowed down or not possible.

따라서, 여러 개의 개별 직류 나노그리드가 연결된 직류 나노그리드 망에서 별도의 통신선을 통해, 전압 유지 및 에너지 흐름은 제어할 수 있겠지만 교류 망에서처럼, 전압 유지 및 에너지 흐름 제어에 대한 통신선이 필요하지 않는 개념이 요구된다.Therefore, although voltage maintenance and energy flow can be controlled through a separate communication line in a DC nanogrid network in which several individual DC nanogrids are connected, a concept that does not require a communication line for voltage maintenance and energy flow control, as in an AC network. It is required.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 현재 전기 에너지를 공급하는 일반적인 경우인 중앙 집중적인 하나의 망에 연결된 수 많은 초대용량 동기 발전기를 통해 빛의 속도로 교류 에너지가 발생하고, 다시 빛의 속도로 교류 에너지가 실시간 소비되도록, 교류 계통을 사용하지 않고 개별적인 단위 마다 신재생 에너지 발전기와 직류 에너지 저장 장치가 달린 다수의 개별적인 분산형 직류 에너지 계통에서 각각의 단위 간의 에너지 흐름을 제어하고 전압을 유지할 수 있는 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the conventional problems as described above is to generate alternating current energy at the speed of light through a large number of supercapacity synchronous generators connected to one centralized network, which is a common case of supplying current electrical energy. Controls the energy flow between units in a number of individual distributed direct current energy systems equipped with renewable energy generators and direct current energy storage devices for each individual unit without using an alternating current system so that alternating current energy is consumed in real time at the speed of light. It is to provide a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid capable of maintaining voltage while maintaining voltage.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법은, 하나의 직류 나노그리드 노드; 상기 나노그리드 노드는 AC 연결이 없이 인접 직류 만으로 연결된 노드 또는 1개 이상의 양방향 단상/삼상 AC/DC 전력변환기와 AC계통과 직류 계통과의 갈바닉 절연을 위한 1개 이상의 DC/DC 양방향 절연형 전력 변환기; 1개 이상의 직류 에너지를 저장할 수 있는 저장 장치; 에너지 저장 장치에서 충전과 방전을 할 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기; 직류 버스에서 1개 이상의 외부 직류 나노그리드 노드 개별적인 연결로 에너지를 주고 받을 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기에 기반한 에너지 라우터;를 포함하는 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법으로서, 모든 전력변환기를 내부 통신장치를 통해 연결하여, 직류 버스의 전압의 크기를 안정적으로 제어하는 제어하는 1개 이상의 마이크로 컴퓨터와 이러한 마이크로 컴퓨터를 통해 외부 통신을 하여, 다른 노드와 상호 정보를 교환하며, 내부 모든 전력변환기의 동작 전압/전류/에너지저장의 상태 등을 모니터링할 수 있는 1개 이상의 외부 통신장치로 구성되며, 이러한 하나의 직류 나노그리드 노드에 있어서, 외부 직류 나노그리드 노드 간의 통신 연결없이 인접 연결된 1개 이상의 외부 노드의 전압 측정 만으로 1개 이상의 외부 노드의 에너지 저장 장치의 충전 상태를 추정/계산하여 자동으로 자체 노드와 인접 연결된 1개 이상의 외부 노드의 에너지 흐름을 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid according to the present invention includes one DC nanogrid node; The nanogrid node is a node connected only with adjacent direct current without AC connection, or one or more bidirectional single-phase / three-phase AC / DC power converters and one or more DC / DC bidirectional isolated power converters for galvanic isolation between the AC system and the DC system ; a storage device capable of storing one or more direct current energies; One or more DC/DC bi-directional power converters capable of charging and discharging the energy storage device; A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid including an energy router based on one or more DC/DC bi-directional power converters capable of sending and receiving energy through individual connections to one or more external DC nanogrid nodes on a DC bus. As a, by connecting all power converters through an internal communication device, one or more microcomputers that stably control the size of the DC bus voltage and external communication through these microcomputers to exchange mutual information with other nodes and consists of one or more external communication devices capable of monitoring the operating voltage/current/energy storage status of all internal power converters, and in one such DC nanogrid node, communication connection between external DC nanogrid nodes It is characterized by automatically controlling the energy flow of its own node and one or more adjacently connected external nodes by estimating/calculating the state of charge of the energy storage device of one or more external nodes only by measuring the voltage of one or more adjacently connected external nodes without do.

또한, 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서, 상기 에너지 라우터는 직류 버스에서 1개 이상의 외부 직류 나노그리드 노드의 개별적인 연결로 에너지를 주고받을 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기에 기반하며, 인접 노드 연결 선에 부하 전류가 흐르지 않는 상태에서 인접 노드의 직류 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the energy flow control and voltage maintenance method in the distributed direct current nanogrid according to the present invention, the energy router is one or more DC capable of sending and receiving energy through individual connection of one or more external DC nanogrid nodes in a direct current bus. It is based on a /DC bidirectional power converter, and is characterized in that the DC voltage of the adjacent node is measured in a state where no load current flows through the adjacent node connection line.

기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the "specific details for carrying out the invention" and the accompanying "drawings".

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and the present invention It is provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.

본 발명에 의하면, 현재 전기 에너지를 공급하는 일반적인 경우인 중앙 집중적인 하나의 망에 연결된 수 많은 초대용량 동기 발전기를 통해 빛의 속도로 교류 에너지가 발생하고, 다시 빛의 속도로 교류 에너지가 실시간 소비되도록, 교류 계통을 사용하지 않고 개별적인 단위 마다 신재생 에너지 발전기와 직류 에너지 저장 장치가 달린 다수의 개별적인 분산형 직류 에너지 계통에서 각각의 단위 간의 에너지 흐름을 제어하고 전압을 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, AC energy is generated at the speed of light through a large number of ultra-capacity synchronous generators connected to one centralized network, which is a common case of supplying current electrical energy, and the AC energy is consumed in real time at the speed of light. As much as possible, there is an effect of controlling the energy flow between each unit and maintaining the voltage in a plurality of individual distributed direct current energy systems equipped with a renewable energy generator and a direct current energy storage device for each individual unit without using an alternating current system.

도 1은 도 1은 나노그리드의 예 및 직류 나노그리드의 기본 형태를 나타내는 도면.
도 2는 하이브리드 분산형 그리드 제어 및 근접 접속형 그리드 제어의 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 일반적인 리튬 이온 배터리의 충방전 및 부하별 충전 용량을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 2개의 나노그리드와 에너지라우터 연결 회로 모델을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 dead zone과 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 인접 나노그리드 간 전압차를 반영한 에너지 라우터의 드룹 곡선을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 히스테리시스와 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 나노그리드 간 전압차를 반영한 에너지 라우터의 드룹 곡선을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 비절연 방식의 양방향 에너지 라우터 예제를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법의 예를 나타낸 도면.1 is a diagram showing an example of a nanogrid in FIG. 1 and a basic form of a DC nanogrid;
2 illustrates an example of hybrid distributed grid control and close-connected grid control;
3 is a diagram showing charge/discharge and charge capacity for each load of a general lithium ion battery in the method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.
4 is a diagram showing a circuit model connecting two nanogrids and an energy router in the energy flow control and voltage maintenance method in the distributed direct current nanogrid according to the present invention.
5 is a diagram showing a droop curve of an energy router reflecting a voltage difference between a dead zone and an adjacent nanogrid reflecting the SOC of an energy storage device in a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.
6 is a diagram showing a droop curve of an energy router reflecting hysteresis and a voltage difference between nanogrids reflecting SOC of an energy storage device in a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.
7 is a diagram showing an example of a non-isolation type bi-directional energy router in the energy flow control and voltage maintenance method in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.
8 is a diagram showing an example of a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid according to the present invention.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.

또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. .

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, when a component is described as “existing inside or connected to and installed” of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component, and a certain It may be installed at a distance, and when it is installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist, and now It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as

또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, the terms "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component It is used to be clearly distinguished from other components, and it should be noted that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such a term.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "top", "bottom", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the drawing with respect to the corresponding component, Unless an absolute position is specified for these positions, these positional terms should not be understood as referring to an absolute position.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, in specifying the reference numerals for each component of each drawing, for the same component, even if the component is displayed in different drawings, it has the same reference numeral, that is, the same reference throughout the specification. Symbols indicate identical components.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to related drawings.

도 3은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 일반적인 리튬 이온 배터리의 충방전 및 부하별 충전 용량을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing charge/discharge and charge capacity for each load of a typical lithium ion battery in the method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.

도 3을 참조하면, 일반적인 리튬 이온 배터리의 충전/방전 및 부하별 충전용량(=state of charge)에 대해 나타내고 있다.Referring to FIG. 3 , charge/discharge of a typical lithium ion battery and charge capacity (=state of charge) for each load are shown.

리튬 이온 배터리의 충전/방전 중인지 알고 단자 전압을 측정을 한다면, 해당 배터리의 충전 용량을 알 수 있다.If you know that the lithium ion battery is being charged/discharged and measure the terminal voltage, you can know the charging capacity of the battery.

도 4는 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 2개의 나노그리드와 에너지라우터 연결 회로 모델을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a circuit model connecting two nanogrids and an energy router in the energy flow control and voltage maintenance method in the distributed direct current nanogrid according to the present invention.

도 4를 참조하면, 2개의 직류 나노그리드가 에너지 라우터로 연결된 회로 모델을 spice 형태로 재구성하고 있다.Referring to FIG. 4, a circuit model in which two DC nanogrids are connected by an energy router is reconstructed in a spice form.

V1 노드의 나노그리드는 12V로 100% SOC 상태의 출력이 나오고, V2 노드의 나노그리드는 9V로 0% SOC 상태의 출력이 나오며, V1 노드의 배터리는 1C의 커패시터로 등가하고, V2 노드의 배터리는 0.5C의 커패시터로 등가하였다.The nanogrid of the V1 node outputs 100% SOC at 12V, the nanogrid of the V2 node outputs 0% SOC at 9V, the battery at the V1 node is equivalent to a 1C capacitor, and the battery at the V2 node was equivalent to a capacitor of 0.5C.

또한, 에너지 라우터는 v1과 v2의 차이를 가상의 2옴 저항으로 연결하는 드룹 회로식과 드룹 회로에서의 전류원으로 등가할 수 있다.In addition, the energy router may be equivalent to a current source in the droop circuit and a droop circuit that connects the difference between v1 and v2 with a virtual 2 ohm resistor.

즉, 각 나노그리드가 내부 SOC 상태를 출력 전압으로 표현하여 인접 나노그리드 노드에게 그 값을 전달하면, 나노그리드 간의 에너지 전달을 위한 에너지 라우터가 내부 드룹 회로식을 통해, 높은 SOC의 노드에서 낮은 SOC의 노드로 에너지를 전달하여, 에너지 흐름 제어와 전체 나노그리드의 개별 전압 제어가 가능할 수 있다.That is, when each nanogrid expresses the internal SOC state as an output voltage and transmits the value to the adjacent nanogrid node, the energy router for energy transfer between nanogrids uses an internal droop circuit, and a node with a high SOC generates a low SOC. By transferring energy to the node of the nanogrid, energy flow control and individual voltage control of the entire nanogrid may be possible.

도 5는 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 dead zone과 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 인접 나노그리드 간 전압차를 반영한 에너지 라우터의 드룹 곡선을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing a droop curve of an energy router reflecting a voltage difference between a dead zone and an adjacent nanogrid reflecting the SOC of an energy storage device in a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.

도 5를 참조하면, 기존의 직류 마이크로 그리드나, 직류 전력 변환기에서 일반적으로 사용하는 V-P 곡선상에서의 드룹 곡선를 변형하여, 본 발명에서 제안하는 dead zone과 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 인접 나노그리드간 전압차를 반영한 에너지 라우터의 드룹 곡선을 설명하고 있다.Referring to FIG. 5, by modifying the droop curve on the V-P curve commonly used in conventional DC microgrids or DC power converters, between the dead zone proposed in the present invention and adjacent nanogrids reflecting the SOC of the energy storage device The droop curve of the energy router reflecting the voltage difference is explained.

dead zone 을 0으로 하면 기존의 드룹 곡선과 유사하다.When the dead zone is set to 0, it is similar to the existing droop curve.

이러한 dead zone은 전력 라우터가 에너지를 양방향으로 흐름 제어하는데 있어, 내부 구성 요소 중 인덕터의 전류가 완전히 0이 되는데 걸리는 시간을 확보하고, 양방향 제어기 내부의 변수를 다시 초기화하는 시간을 확보하기 위해서 꼭 필요로 하다.This dead zone is necessary to secure the time it takes for the current of the inductor among the internal components to become completely zero and to secure the time to reinitialize the variables inside the bidirectional controller when the power router controls the flow of energy in both directions. It is a.

도 6은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 히스테리시스와 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 나노그리드 간 전압차를 반영한 에너지 라우터의 드룹 곡선을 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing a droop curve of an energy router reflecting hysteresis and a voltage difference between nanogrids reflecting SOC of an energy storage device in a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid according to the present invention.

도 6을 참조하면, 기존의 직류 마이크로 그리드나, 직류 전력 변환기에서 일반적으로 사용하는 V-P 곡선상에서의 드룹 곡선를 변형하여, 본 발명에서 제안하는 히스테리시스와 에너지 저장 장치의 SOC를 반영하는 나노그리드 간 전압차를 반영하는 에너지 라우터의 드룹 곡선을 설명하고 있다.Referring to FIG. 6, the voltage difference between the nanogrids reflecting the hysteresis proposed in the present invention and the SOC of the energy storage device by modifying the droop curve on the V-P curve commonly used in conventional DC microgrids or DC power converters It describes the droop curve of the energy router that reflects .

히스테리시스의 값을 0으로 하면 기존의 드룹 곡선과 유사하다.When the value of hysteresis is set to 0, it is similar to the conventional droop curve.

이러한 히스테리시스는 전력 라우터가 에너지를 양방향으로 흐름 제어하는데 있어, 내부 구성 요소 중 인덕터의 전류가 완전히 0이 되는데 걸리는 시간을 확보하고, 양방향 제어기 내부의 변수를 다시 초기화하는 시간을 확보하기 위해서 꼭 필요하다.This hysteresis is necessary to secure the time it takes for the current of the inductor among the internal components to completely become zero and to secure the time to reinitialize the variables inside the bidirectional controller when the power router controls the flow of energy in both directions. .

그리고 이러한 SOC를 반영한 출력 전압 제어는 2개의 나노그리드 간의 별도의 통신 없이, 각각의 SOC를 알게 해 줄 수 있으며, 사전에 정한 혹은 최소의 전류로 드룹 곡선에 의해 충전 혹은 방전이 가능해져서, 나노드리드 에너지 흐름 제어와 전압 유지가 매우 쉬워지고 심지어는 통신이 전혀 이루어지지 않아도 자율적으로 인접 노드를 통해 전체 직류 나노드리드 계통이 유지될 수 있다.And the output voltage control reflecting this SOC can make each SOC known without separate communication between the two nanogrids, and charge or discharge is possible by the droop curve with a predetermined or minimum current, Lead energy flow control and voltage maintenance becomes very easy, and the entire DC nanolead system can be maintained through neighboring nodes autonomously even with no communication at all.

물론 통신이 되는 경우에는 좀 더 섬세한 제어가 가능하지만, 일반적인 가정이나 사무실에서는 연결 만으로 물리적인 논리적인 설정이 완료될 수 있다.Of course, in the case of communication, more detailed control is possible, but in a general home or office, physical and logical settings can be completed only by connection.

이러한 dead zone 또는 히스테리스 제어는 양방향 DC/DC 간 연결이나 양방향 AC/DC 연결시에 용량 증대를 위해 전력 회로를 병렬 연결하거나, 고장시를 예비하기 위해 추가 연결 장치를 항시 장착 동작하는 경우에서, 충전/방전이 교체되는 경우에 일반적으로 병렬 회로간의 순환 전류가 발생하는 것을 억제하여, 병렬 연결 증설 시에 매우 도움이 된다.This dead zone or hysteresis control is used to connect power circuits in parallel to increase capacity during bi-directional DC/DC connection or bi-directional AC/DC connection, or to always install additional connection devices to reserve in case of failure. When charge/discharge is alternated, it generally suppresses the generation of circulating current between parallel circuits, which is very helpful when expanding parallel connections.

이러한 직류 회로의 병렬 추가 증설시에는 회로 투입시의 초기 충전 전류나 회로 차단시의 아크 발생 문제가 있는데, 이러한 문제는 병렬 증설 회로 설계시에 반영되어야 한다.In the case of parallel additional extension of the DC circuit, there is a problem of an initial charging current when the circuit is turned on or an arc generation when the circuit is cut off, and these problems must be reflected in the design of the parallel extension circuit.

도 7은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법에서 비절연 방식의 양방향 에너지 라우터 예제를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing an example of a non-isolation type bi-directional energy router in the energy flow control and voltage maintenance method in the distributed direct current nanogrid according to the present invention.

도 7을 참조하면, 비절연 방식의 양방향 에너지 라우터의 예제이다.Referring to FIG. 7 , it is an example of a non-isolated bi-directional energy router.

에너지 라우터는 절연형과 비절연 방식이 있고, 양방향과 단방향 에너지 라우터로 분류될 수 있다.Energy routers include isolated and non-isolated types, and can be classified into bidirectional and unidirectional energy routers.

절연형은 일반적으로 고주파 변압기를 통해 절연되며, 48V 이상의 배터리가 연결된 회로에서는 내선 규정상 변압기로 절연하거나, 누전 차단기를 장착하게 되어 있다.The insulated type is generally insulated through a high-frequency transformer, and in a circuit where a battery of 48V or higher is connected, it is to be insulated with a transformer or installed with an earth leakage breaker according to internal line regulations.

저압 회로에서는 비절연 방식이 많이 사용되며, 고압 회로는 절연 방식을 권고한다.Non-insulation methods are often used in low-voltage circuits, and insulation methods are recommended for high-voltage circuits.

여기에서는 편의상 비절연 방식에 대해서 설명한다.Here, for convenience, the non-insulation method is described.

도 7에서, 4개의 스위치를 사용한 승압형 컨버터와 강압형 컨버터가 직렬로 붙은 방식의 양방향 에너지 라우터이며, 일반적인 동작은 승압형 컨버터가 동작시에는 강압형 컨버터는 항시 on되고, 반대로 강압형 컨버터가 동작시에는 승압형 컨버터가 항시 on되는 구조이다.7, a bidirectional energy router in which a step-up converter using four switches and a step-down converter are attached in series. In general operation, when the step-up converter operates, the step-down converter is always on, and on the contrary, the step-down converter During operation, the step-up converter is always on.

이러한 동작 때문 100% duty에서 동작되어야 하므로 N-MOS 스위치 만으로 동작하는 브리지 회로에는 boot-strap 방식의 게이트 드라이버 회로는 적용하기 어려우며 윗쪽 스위치에 대한 추가적인 전원공급 회로를 통해 duty 100% 동작을 한다. Because of this operation, it is necessary to operate at 100% duty, so it is difficult to apply a boot-strap type gate driver circuit to a bridge circuit that operates only with N-MOS switches, and 100% duty operation is performed through an additional power supply circuit for the upper switch.

도 8은 본 발명에 따른 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법의 예를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing an example of a method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid according to the present invention.

도 8을 참조하면, 직류 나노 그리드에서 에너지 라우터 흐름 제어 및 각 노즈 별 전압 유지의 사례가 있다.Referring to FIG. 8 , there is an example of energy router flow control and voltage maintenance for each node in a DC nanogrid.

노드 1의 충전상태 100% 전압으로 AC전원에 연결되어 항시 충전이 가능하다.The state of charge of node 1 is connected to AC power with 100% voltage and can be charged at all times.

노브 1과 AC전원에서는 노드 2와 노드 4에 공급하는 전류인 8.5A가 흘러들어 온다.Knob 1 and AC power supply 8.5A, which is the current supplied to node 2 and node 4.

노드 1과 노드 2 사이는 전압 차이에 정해진 드룹 저항에 의해 6A가 흐르고 노드 5에 1.5A가 흘러 들어가 실제로 노드 2는 3.5A의 전류가 에너지 저장 장치에 충전된다.Between node 1 and node 2, 6A flows due to the droop resistance determined by the voltage difference, and 1.5A flows through node 5, so node 2 actually charges the energy storage device with a current of 3.5A.

노드 2와 3은 전압 차이가 dead zone인 10%이므로 충전/방전이 일어나지 않는다.Nodes 2 and 3 do not charge/discharge because the voltage difference is 10%, which is the dead zone.

노드 4와 5는 5A로 노드 5 쪽으로 충전된다.Nodes 4 and 5 are charged towards node 5 with 5A.

노드 2와 5 사이는 전류가 흐르지 않는다.No current flows between nodes 2 and 5.

노드 5와 6 사이도 충전이 이루어지지 않는다.There is no charging between nodes 5 and 6 either.

노드 5와 6 사이는 -4A가 흘러 노드 5 쪽으로 충전이 이루어진다.-4A flows between nodes 5 and 6, and charging occurs toward node 5.

노드 5에 들어오는 모든 전류는 1.2 + 5 + 4 + 6.5 = 16.7A가 충전된다.Any current entering node 5 will charge 1.2 + 5 + 4 + 6.5 = 16.7A.

노드 4와 7 사이는 3.5A로 충전되며, 노드 7과 8 사이는 -5A로 노드 7이 충전된다.Between nodes 4 and 7 is charged with 3.5A, and between nodes 7 and 8, node 7 is charged with -5A.

노드 5와 8 사이는 -6.5A로 노드 5가 충전되며, 노드 6과 9 사이는 2A로 노드 9가 충전되고, 노드 8과 9 사이는 노드 9가 4.5A로 충전되며, 노드 9에는 외부로 직류 전자 부하에 5A로 방전되므로 노드9는 1.5A로 에너지 저장 장치에 충전된다.Node 5 is charged with -6.5A between nodes 5 and 8, node 9 is charged with 2A between nodes 6 and 9, node 9 is charged with 4.5A between nodes 8 and 9, and node 9 is charged with 4.5A to the outside. Since the DC electronic load is discharged at 5A, node 9 is charged at 1.5A to the energy storage device.

도 8은 매우 간단한 예를 들었으나, 실제로는 좀 더 복잡한 연결에 대해서도 에너지 흐름 제어와 직류 전압 유지가 가능하며, 인접한 전력선을 일종의 내부 SOC를 알려주는 통신선으로 사용하므로 통신이 안되거나, 일부 계통이 단절되는 상황에서 안정적이고 안전하게 직류 나노그리드 계통을 유지하는 특징이 있다.8 shows a very simple example, but in reality, energy flow control and DC voltage maintenance are possible for more complex connections, and adjacent power lines are used as communication lines to inform a kind of internal SOC, so communication is not possible or some systems are It is characterized by stably and safely maintaining the DC nanogrid system in the event of disconnection.

이와 같이 본 발명에 의하면, 현재 전기 에너지를 공급하는 일반적인 경우인 중앙 집중적인 하나의 망에 연결된 수 많은 초대용량 동기 발전기를 통해 빛의 속도로 교류 에너지가 발생하고, 다시 빛의 속도로 교류 에너지가 실시간 소비되도록, 교류 계통을 사용하지 않고 개별적인 단위 마다 신재생 에너지 발전기와 직류 에너지 저장 장치가 달린 다수의 개별적인 분산형 직류 에너지 계통에서 각각의 단위 간의 에너지 흐름을 제어하고 전압을 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, AC energy is generated at the speed of light through a large number of ultra-capacity synchronous generators connected to one centralized network, which is a common case of supplying current electrical energy, and then AC energy is generated at the speed of light. There is an effect of controlling the energy flow between each unit and maintaining the voltage in a plurality of individual distributed direct current energy systems equipped with a renewable energy generator and a direct current energy storage device for each individual unit without using an alternating current system so that they are consumed in real time. .

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, various preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.

Claims (2)

하나의 직류 나노그리드 노드;
상기 나노그리드 노드는 AC 연결이 없이 인접 직류 만으로 연결된 노드 또는 1개 이상의 양방향 단상/삼상 AC/DC 전력변환기와 AC계통과 직류 계통과의 갈바닉 절연을 위한 1개 이상의 DC/DC 양방향 절연형 전력 변환기;
1개 이상의 직류 에너지를 저장할 수 있는 저장 장치;
에너지 저장 장치에서 충전과 방전을 할 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기;
직류 버스에서 1개 이상의 외부 직류 나노그리드 노드 개별적인 연결로 에너지를 주고 받을 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기에 기반한 에너지 라우터;를 포함하는 분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법으로서,
모든 전력변환기를 내부 통신장치를 통해 연결하여, 직류 버스의 전압의 크기를 안정적으로 제어하는 제어하는 1개 이상의 마이크로 컴퓨터와 이러한 마이크로 컴퓨터를 통해 외부 통신을 하여, 다른 노드와 상호 정보를 교환하며, 내부 모든 전력변환기의 동작 전압/전류/에너지저장의 상태 등을 모니터링할 수 있는 1개 이상의 외부 통신장치로 구성되며, 이러한 하나의 직류 나노그리드 노드에 있어서,
외부 직류 나노그리드 노드 간의 통신 연결없이 인접 연결된 1개 이상의 외부 노드의 전압 측정 만으로 1개 이상의 외부 노드의 에너지 저장 장치의 충전 상태를 추정/계산하여 자동으로 자체 노드와 인접 연결된 1개 이상의 외부 노드의 에너지 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는,
분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법.
one DC nanogrid node;
The nanogrid node is a node connected only with adjacent direct current without AC connection, or one or more bidirectional single-phase / three-phase AC / DC power converters and one or more DC / DC bidirectional isolated power converters for galvanic isolation between the AC system and the DC system ;
a storage device capable of storing one or more direct current energies;
One or more DC/DC bi-directional power converters capable of charging and discharging the energy storage device;
A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed DC nanogrid including an energy router based on one or more DC/DC bi-directional power converters capable of sending and receiving energy through individual connections to one or more external DC nanogrid nodes on a DC bus. As,
By connecting all power converters through an internal communication device, one or more microcomputers that stably control the size of the DC bus voltage and external communication through these microcomputers are used to exchange mutual information with other nodes, It consists of one or more external communication devices capable of monitoring the operating voltage / current / energy storage status of all internal power converters, and in this one DC nanogrid node,
Without communication between external DC nanogrid nodes, the state of charge of the energy storage device of one or more external nodes is estimated/calculated only by measuring the voltage of one or more external nodes connected adjacently, and automatically Characterized in controlling the flow of energy,
A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid.
제 1 항에 있어서,
상기 에너지 라우터는 직류 버스에서 1개 이상의 외부 직류 나노그리드 노드의 개별적인 연결로 에너지를 주고받을 수 있는 1개 이상의 DC/DC 양방향 전력 변환기에 기반하며, 인접 노드 연결 선에 부하 전류가 흐르지 않는 상태에서 인접 노드의 직류 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는,
분산형 직류 나노그리드에서 에너지 흐름 제어 및 전압 유지 방법.
According to claim 1,
The energy router is based on one or more DC/DC bi-directional power converters capable of transmitting and receiving energy through individual connections of one or more external DC nanogrid nodes on a DC bus, in a state in which no load current flows in an adjacent node connection line. Characterized in measuring the DC voltage of the adjacent node,
A method for controlling energy flow and maintaining voltage in a distributed direct current nanogrid.

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