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KR101225198B1 - Grid connected power conversion system - Google Patents

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KR101225198B1
KR101225198B1 KR1020110054081A KR20110054081A KR101225198B1 KR 101225198 B1 KR101225198 B1 KR 101225198B1 KR 1020110054081 A KR1020110054081 A KR 1020110054081A KR 20110054081 A KR20110054081 A KR 20110054081A KR 101225198 B1 KR101225198 B1 KR 101225198B1
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KR
South Korea
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power
grid
unit
voltage
inverter
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KR1020110054081A
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이준기
배정환
노세진
최광섭
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(주)인텍에프에이
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Publication date
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Abstract

본 발명은 계통 연계형 전력 변환 시스템에 관한 것으로서, 신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 신재생에너지 발전기에서 공급된 전력을 계통 전원에 공급하기 위한 전압으로 변환하고, 상기 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전력을 충전 또는 방전하기 위한 전력변환장치; 상기 전력변환장치와 계통 전원 사이에 설치되며, 상기 계통 전원의 이상 유무에 따라 계통 전원을 차단 또는 연결하고, 계통 전원의 복전 시 계통 전원과 신재생에너지 발전기를 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하기 위한 계통전원 모니터링 장치; 및 상기 전력변환장치와 계통전원 모니터링 장치의 동작을 제어 및 관리하는 중앙 관리 장치를 포함하는 계통 연계형 전력 변환 시스템이 제공된다.The present invention relates to a system-linked power conversion system, which is installed between a renewable energy generator and a grid power supply, converts the power supplied from the renewable energy generator into a voltage for supplying the grid power, and generates the renewable energy generator. Or a power converter for charging or discharging the electric power supplied from the grid power supply; Installed between the power converter and the grid power supply, the system power is cut off or connected according to the abnormality of the grid power supply, and for detecting the synchronization time for connecting the grid power supply and the renewable energy generator when the grid power is restored. Grid power monitoring device; And a central management device that controls and manages operations of the power converter and the grid power monitoring device.

Description

계통 연계형 전력 변환 시스템 {Grid connected power conversion system}Grid-connected power conversion system

본 발명은 계통 연계형 전력 변환 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단상 인버터 3대의 조합을 통해 3상 인버터를 구현하여 3상 불평형 계통에 대하여 불평형을 해소하고 계통 안정화를 도모할 수 있는 계통 연계형 전력 변환 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-linked power conversion system and a control method thereof, and more particularly, to realize a three-phase inverter through a combination of three single-phase inverters to solve the unbalance and stabilize the system for a three-phase unbalanced system. The present invention relates to a grid-connected power conversion system.

신재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 의미하며, 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원이다. 이러한 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다. Renewable energy means energy used by converting existing fossil fuels or converting renewable energy including sunlight, water, geothermal energy, and bioorganisms, and is a future energy source for a sustainable energy supply system. This renewable energy has grown in importance due to oil price instability and the regulatory response to the climate change convention.

세계적으로 풍력, 태양광 발전 등의 신재생에너지 확대보급에 대한 투자가 집중되고 있으나, 간헐적인 발전특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원에 의한 발전은 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 연계계통의 안정적 운영에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원의 획기적인 보급 확대를 위해서는 출력변동이 심한 발전출력의 안정적 공급 및 전력품질 개선이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 또한,근래에는 에너지 재분배의 욕구가 커짐에 따라 필요한 시기에 필요한 에너지를 공급하여야 한다. 즉 여름철 냉방부하의 최고치일때나, 겨울철 난방부하의 최고치일 때 신재생에너지를 매전함으로써 더 높은 고가의 수익을 창출할 수 있다.이를 위해서는 에너지 저장부가 별도로 필요하다.또한 인버터 후단에 중요 부하가 설치가 된 경우 계통이 정전이 되더라도 부하상황에 따라 정전없이 지속적으로 전원을 공급해야하는 경우가 종종 있다. 독립전원을 공급하고 있다가 다시 복전을 할 경우, 독립운전시 발생될 수 있는 전압의 위상및 주파수, 크기 등이 복전시 전력계통의 값과 상이하면 대형 사고가 발생 할 수 있다.Investing in the expansion and expansion of new and renewable energy such as wind and solar power generation is concentrated all over the world, but power generation by renewable energy sources such as wind and solar power with intermittent power generation characteristics is difficult to predict output and severe output fluctuation characteristics. This will greatly affect the stable operation of the linkage system. Therefore, in order to drastically expand the expansion of renewable energy sources such as wind and solar power, there is an urgent need for stable supply of power generation with high fluctuations in output and improvement of power quality. In addition, in recent years, as the desire for energy redistribution grows, it is necessary to supply necessary energy at a necessary time. In other words, it is possible to generate higher costs by selling renewable energy at the peak of the cooling load in summer or at the peak of the heating load in winter, which requires a separate energy storage unit and an important load at the rear of the inverter. In this case, even if the system is out of power, it is often necessary to supply power continuously without power failure depending on the load situation. When the power is restored after supplying the independent power source, a large accident may occur if the phase, frequency, magnitude, etc. of voltage that may occur during independent operation differ from the value of the power system during the recovery.

한편, 종래 기술의 경우, 일반적인 계통 연계형 인버터는 3상 인버터의 구성으로 인하여 3상 불평형 계통 및 독립부하에 대응하기 어려운 구조로 되어 있으며,에너지의 저장부가 없기 때문에 신재생에너지 발전원의 공급된 에너지의 대부분을 계통으로 환원하는 구조로 되어 있다. 또한 계통 정전시나 에너지저장부가 없는 경우에는 인버터의 출력을 내보내지 않기 때문에 독립부하에 적용이 불가능한 단점이 있었다. 3상 불평형을 해소하기 위하여 독립적인 제어기가 탑재된 단상 인버터 3대를 조합하여 3상 인버터를 구현한 형태가 일반적으로 사용되었다. 그러나 별도의 제어기가 탑재된 단상 인버터는 DC LINK 전압을 공유하는 각 상의 인버터는 각 제어기의 센싱오차로 인하여 출력전류가 다르게 발생함으로써 부하 불평형이 발생하게 되며, 특히 입력 전원이 신재생에너지와 같은 변동이 심한 전원일 경우 단상의 불평형 전류 때문에, 임의의 단상 인버터에 부하가 집중되는 현상이 발생하며, 실제 계통에서 환원되는 에너지의 양이 각 상별로 서로 상이하게 되는 문제점이 발생하였다. On the other hand, in the conventional technology, the general grid-linked inverter has a structure that is difficult to cope with the three-phase unbalanced system and independent load due to the configuration of the three-phase inverter, and because there is no energy storage unit, Most of the energy is reduced to the system. In addition, there is a drawback that it is impossible to apply to an independent load because the output of the inverter is not sent out when there is no power failure or when there is no energy storage. In order to solve the three-phase unbalance, a form in which a three-phase inverter is implemented by combining three single-phase inverters with independent controllers has been generally used. However, the single-phase inverter equipped with a separate controller, the inverter of each phase sharing the DC LINK voltage, the output current is different due to the sensing error of each controller, the load unbalance occurs, especially the input power fluctuates like renewable energy In the case of this severe power supply, due to the unbalanced current of the single phase, a phenomenon occurs that the load is concentrated in any single phase inverter, and the amount of energy reduced in the actual system is different from each other.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단상 인버터 3대의 조합을 통해 3상 인버터를 구현하여 3상 불평형 계통에 대하여 불평형을 해소하고,3상 중 임의의 1상 또는 2상이 고장날 경우에도 안정적으로 전력을 공급하여,피크부하시나 전력회사에서 원하는 시간대에 원하는 에너지양을 조절함으로써 고가격으로 매전할 수 있으며, 유무효전력을 제어하여 계통 안정화를 도모할 수 있는 계통 연계형 전력 변환 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, the problem to be solved by the present invention by implementing a three-phase inverter through a combination of three single-phase inverter to solve the unbalance for the three-phase unbalance system, any of the three phase Stable supply of power even in the case of failure of one or two phases of the power supply can be achieved at a high price by controlling the amount of energy desired at peak loads or by the power company, and stabilizing the system by controlling the reactive power. To provide a grid-connected power conversion system.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 신재생에너지 발전기에서 공급된 전력을 계통 전원에 공급하기 위한 전압으로 변환하고, 상기 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전력을 충전 또는 방전하기 위한 전력변환장치; 상기 전력변환장치와 계통 전원 사이에 설치되며, 상기 계통 전원의 이상 유무에 따라 계통 전원을 차단 또는 연결하고, 계통 전원의 복전 시 계통 전원과 신재생에너지 발전기를 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하기 위한 계통전원 모니터링 장치; 및 상기 전력변환장치와 계통전원 모니터링 장치의 동작을 제어 및 관리하는 중앙 관리 장치를 포함하는 계통 연계형 전력 변환 시스템이 제공된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, installed between the renewable energy generator and the grid power supply, converts the power supplied from the renewable energy generator into a voltage for supplying the grid power, and the renewable energy generator or grid power A power converter for charging or discharging power supplied from the apparatus; Installed between the power converter and the grid power supply, the system power is cut off or connected according to the abnormality of the grid power supply, and for detecting the synchronization time for connecting the grid power supply and the renewable energy generator when the grid power is restored. Grid power monitoring device; And a central management device that controls and manages operations of the power converter and the grid power monitoring device.

상기 전력변환장치는 상기 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 방전하는 배터리부; 상기 배터리부의 방전 동작시, 상기 배터리부의 DC 전압을 승압하거나, 충전 동작시 DC 전압을 강압하여 공급하는 양방향 DC/DC 컨버터; 상기 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 계통 전원으로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC/DC 컨버터로 공급하는 DC/AC 인버터부; 및 상기 DC/DC 컨버터 및 DC/AC 인버터부의 동작을 제어하는 중앙 제어부; 상기 중앙 관리 장치에서 온 지령을 중앙 제어부로 전달 및 데이터를 전송하는 통신 제어부를 포함한다.The power converter includes a battery unit for charging a voltage supplied from the renewable energy generator or system power or discharging the stored voltage; A bidirectional DC / DC converter for boosting a DC voltage of the battery unit during a discharge operation of the battery unit, or for supplying a stepped-down DC voltage during a charging operation; A DC / AC inverter unit converting the DC voltage into an AC voltage and converting an AC voltage supplied from a system power supply into a DC voltage during a charging operation and supplying the DC voltage to the DC / DC converter; And a central control unit controlling the operation of the DC / DC converter and the DC / AC inverter unit. And a communication control unit for transmitting a command from the central management apparatus to the central control unit and transmitting data.

상기 DC/AC 인버터부는 제1 단상 DC/AC 인버터, 제2 단상 DC/AC 인버터 및 제3 단상 DC/AC 인버터를 포함하며, 상기 중앙 제어부는 공통의 전류 제어 기준값을 상기 각 단상 DC/AC 인버터에 전달하고, 상기 각 단상 DC/AC 인버터는 수신한 전류 제어 기준값을 이용하여 동작하는 것을 특징으로 한다.The DC / AC inverter unit includes a first single-phase DC / AC inverter, a second single-phase DC / AC inverter, and a third single-phase DC / AC inverter, and the central control unit supplies a common current control reference value to each of the single-phase DC / AC inverters. Each single-phase DC / AC inverter is operated using the received current control reference value.

상기 DC/AC 인버터부의 후단에 설치되며, 상기 DC/AC 인버터부로부터 공급된 전압의 크기를 변환하여 상기 계통 전원에 공급하거나 또는 상기 계통 전원으로부터 공급된 전압의 크기를 변환하여 상기 DC/AC 인버터부로 공급하는 변압기부를 더 포함한다.It is installed in the rear end of the DC / AC inverter unit, and converts the magnitude of the voltage supplied from the DC / AC inverter unit to supply to the grid power supply or to convert the magnitude of the voltage supplied from the grid power supply to the DC / AC inverter The transformer unit further includes a supply unit.

상기 중앙 제어부는 상기 계통 전원으로부터 전압을 측정하여 위상 및 크기를 검출하고, 입력전원으로 부터 전압과 전류를 검출하고, 검출된 계통 전압의 위상 및 크기, 검출된 입력전력을 기초로 하여 최대전력점 제어를 행하는 MPPT제어기; 및 전류제어 기준값 생성을 생성하는 전류제어기; 전류제어기로부터 수신한 전류 제어 기준값에 따라 각각의 단상 DC/AC 인버터의 동작을 제어하여 신재생에너지 발전기로부터 공급된 전력을 계통 전원으로 환원시키는 인버터 전류 제어기를 포함한다.The central control unit measures voltage from the grid power supply to detect phase and magnitude, detects voltage and current from an input power supply, and detects the maximum power point based on the detected phase and magnitude of the grid voltage and the detected input power. An MPPT controller for controlling; And a current controller for generating a current control reference value generation; An inverter current controller for controlling the operation of each single-phase DC / AC inverter according to the current control reference value received from the current controller to reduce the power supplied from the renewable energy generator to the grid power.

상기 계통전원 모니터링 장치는 상기 계통 전원의 전압 상태를 측정 및 분석하여 계통 전원 이상 발생 여부를 감시하는 계통전원 감시부; 상기 계통전원 감시부를 통하여 계통 전원에 이상이 발생하면 계통 전원을 차단하고, 계통 전원이 정상 상태로 복귀하면 계통 전원을 연결하는 계통전원 스위칭부; 및 상기 계통 전원 차단한 이후에 계통 전원이 정상화되었을 때 신재생에너지 발전기와 계통 전원을 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하는 동기화부를 포함한다.The grid power monitoring device includes a grid power monitoring unit that monitors whether a grid power abnormality occurs by measuring and analyzing a voltage state of the grid power; A system power switching unit for shutting off the system power when an abnormality occurs in the system power through the system power monitoring unit and connecting the system power when the system power returns to a normal state; And a synchronization unit configured to detect a synchronization time for connecting the renewable energy generator and the grid power when the grid power is normalized after the grid power is shut off.

상기 동기화부는 전력변환장치측 동기화 정보와 계통 전원측 동기화 정보를 비교하여 동기화 시점을 검출하는 것을 특징으로 한다.The synchronization unit detects the synchronization time point by comparing the power conversion device side synchronization information and the system power supply side synchronization information.

상기 중앙 관리 장치는 데이터 송수신을 담당하는 데이터 통신부; 상기 계통 전원에 이상이 발생하여 계통 전원을 차단하고 신재생에너지 발전기를 독립 운전 모드로 전환한 경우, 독립 운전 동안의 전력 요금을 계산하는 전력 요금 계산부; 및 상기 데이터 통신부 및 전력요금 계산부의 동작을 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.The central management apparatus includes a data communication unit in charge of data transmission and reception; A power rate calculator configured to calculate a power rate during the independent operation when an abnormality occurs in the system power source, thereby shutting off the system power and switching the renewable energy generator to the independent operation mode; And a central control unit for controlling operations of the data communication unit and the power rate calculation unit.

본 발명에서와 같이, 각각의 단상 DC/AC 인버터는 인버터 제어부를 통하여 전류 제어 기준값을 전달받아 각 상의 전압에 동기하여 유무효전력을 환원함으로써, 각 상의 불평형이 없이 동일한 전류를 공급하여 계통의 상 불평형을 해소할 수 있는 효과를 얻는다.As in the present invention, each single-phase DC / AC inverter receives the current control reference value through the inverter control unit to reduce the effective power in synchronization with the voltage of each phase, thereby supplying the same current without unbalance of each phase of the system phase The effect is to resolve the imbalance.

또한 중앙 제어부의 지령에 따라 정전시 독립운전을 통한 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있으며, 전력 계통의 부하 피크시에 유연하게 대처할 수 있으며, 유무효전력을 공급 보상함으로써 계통의 안정화를 도모할 수 있다.In addition, according to the command of the central control unit, stable power can be supplied to the load through independent operation during power failure, can flexibly cope with load peak of the power system, and stabilize the system by supplying and supplying reactive power. .

계통의 전압 상태를 감시하면서 계통이 이상이 발생하면 배터리부에 저장된 전력을 중요 부하에 공급하여 전력 품질을 개선할 수 있게 된다.If the system fails while monitoring the system's voltage status, the power stored in the battery compartment can be supplied to critical loads to improve power quality.

그리고, 기상조건 또는 시간대 등에 따라 변화하는 신재생에너지 발전원에 의한 불안정한 출력변동을 보상함으로써 출력 변동을 평준화할 수 있게되어, 전력품질에 대한 신뢰성과 안전성을 향상할 수 있게 된다.
In addition, by compensating for unstable output fluctuations caused by renewable energy generation sources that change according to weather conditions or time zones, output fluctuations can be leveled, thereby improving reliability and safety of power quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력변환장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전력변환장치의 인버터 제어부의 기능 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 계통전원 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 중앙 관리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a system-linked power conversion system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the power converter shown in FIG. 1.
3 is a functional block diagram of an inverter controller of the power converter shown in FIG. 2.
4 is a schematic configuration diagram of a system power monitoring device shown in FIG. 1.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the central management apparatus shown in FIG. 1.
6 is a schematic diagram of a system-linked power conversion system according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a control process of the system-linked power conversion system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a system-linked power conversion system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템은 신재생에너지 발전기(100), 전력변환장치(200), 계통전원 모니터링 장치(300) 및 EMS와 같은 중앙 관리 장치(400)를 포함하며, 계통 전원(500)은 계통 연계형 전력 변환 시스템의 출력단에 연결되고, 부하(600)는 계통 전원(500)에 연결된다.Referring to FIG. 1, a system-linked power conversion system according to an embodiment of the present invention includes a central management device such as a renewable energy generator 100, a power converter 200, a system power monitoring device 300, and an EMS. It includes 400, the system power supply 500 is connected to the output terminal of the system-linked power conversion system, the load 600 is connected to the system power supply (500).

신재생에너지 발전기(100)는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 바람, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 의미한다. 이러한 신재생에너지 발전기(100)는 출력예측이 어렵고 심한 출력변동 특성으로 전력계통 연계시 안정적 공급 및 전력품질의 개선이 필수적이다.The renewable energy generator 100 refers to a generator that converts existing fossil fuels or generates electricity by using renewable energy including sunlight, water, geothermal energy, wind, and bioorganisms. The renewable energy generator 100 is difficult to predict the output, and the severe output fluctuation characteristics of the stable power supply and power quality improvement when linking the power system is essential.

전력변환장치(200)는 신재생에너지 발전기(100)와 계통 전원(500) 사이에 설치되며, 신재생에너지 발전기(100)에서 공급된 전력을 계통 전원(500)에 공급하기 적합한 전압으로 변환하여, 계통 전원(500)에 전력을 공급한다. 또한, 전력변환장치(200)는 신재생에너지 발전기(100) 또는 계통 전원(500)으로부터 공급된 전력을 충전하고, 계통 전원(500)에서 정전 등과 같은 이상이 발생하여 계통 전원(500)으로부터 전력공급이 중단되는 경우, 상위제어기의 명령에 따라 미리 충전된 전력을 부하에 공급하는 기능을 수행한다.The power converter 200 is installed between the renewable energy generator 100 and the grid power supply 500, and converts the power supplied from the renewable energy generator 100 into a voltage suitable for supplying the grid power supply 500. Supply power to the grid power supply 500. In addition, the power converter 200 charges the power supplied from the renewable energy generator 100 or the grid power supply 500, and abnormality such as a power failure occurs in the grid power supply 500 to generate power from the grid power supply 500. When the supply is interrupted, a function of supplying pre-charged power to the load is performed according to a command of the upper controller.

계통 전원 모니터링 장치(300)는 전력변환장치(200)와 계통 전원(500) 사이에 설치된다. 계통 전원 모니터링 장치(300)는 계통 전원(500)의 이상 유무를 감시하는 기능을 수행하며, 계통 전원(500)에 정전 등과 같이 이상이 발생하면 계통 전원(500)을 차단하고, 계통 전원(500)이 정상 상태로 복귀하면 계통 전원(500)을 연결하는 기능을 수행한다. 또한, 계통 전원(500)을 차단한 이후에 계통 전원(500)이 정상화되었을 때 계통 전원(500)을 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하는 기능을 수행한다.The system power monitoring device 300 is installed between the power converter 200 and the system power supply 500. The system power monitoring device 300 performs a function of monitoring whether there is an abnormality of the system power supply 500, and when an abnormality occurs in the system power supply 500 such as a power failure, the system power supply 500 is shut off and the system power supply 500 ) Returns to the normal state to perform the function of connecting the grid power supply (500). In addition, after the system power supply 500 is shut off, when the system power supply 500 is normalized, a function of detecting a synchronization time point for connecting the system power supply 500 is performed.

동기화를 위해서는 전압의 크기, 위상, 주파수가 가장 큰 요소로 작용된다. 중앙관리 장치(400)는 이 정보를 중앙제어부(250)에 전달하면, 중앙제어부는 유, 무효전류 지령 및 주파수 지령, 출력 전압 지령을 전력변환장치(200)에 전달하여 동기화를 시작할 수 있다. For synchronization, the magnitude, phase, and frequency of the voltage are the biggest factors. When the central management device 400 transmits this information to the central control unit 250, the central control unit may transfer the oil, reactive current command, frequency command, and output voltage command to the power converter 200 to start synchronization.

중앙 관리 장치(400)는 전력변환장치(200)와 계통 전원 모니터링 장치(300)의 동작을 제어 및 관리하는 기능을 수행한다. 또한, 중앙 관리 장치(400) 상위 시스템과의 데이터 및 지령을 송수신하는 기능을 수행한다.
The central management apparatus 400 controls and manages operations of the power converter 200 and the grid power monitoring apparatus 300. In addition, the central management device 400 performs a function of transmitting and receiving data and commands with the upper system.

도 2는 도 1에 도시된 전력변환장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 전력변환장치의 인버터 제어부의 기능 블록도이며, 도 4는 도 1에 도시된 계통전원 모니터링 장치의 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 1에 도시된 중앙 관리 장치의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of the power converter shown in FIG. 1, FIG. 3 is a functional block diagram of an inverter controller of the power converter shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a system power monitoring device shown in FIG. 1. A schematic configuration diagram of FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the central management apparatus shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 전력변환장치(200)는 DC/DC 컨버터(210), 배터리부(220), DC/AC 인버터부(230), 변압기부(240), 중앙 제어부(250) 및 통신 제어부(260)를 포함한다.2, the power converter 200 includes a DC / DC converter 210, a battery unit 220, a DC / AC inverter unit 230, a transformer unit 240, a central control unit 250, and a communication control unit. 260.

DC/DC 컨버터(210)는 배터리부(220)의 방전 동작시, 배터리부(220)의 DC 전압을 변환시켜 DC/AC 인버터부(230)에 공급한다. 그리고, 배터리부(220)의 충전 동작시, DC/AC 인버터부(230)로부터 공급받은 DC 전압을 변환하여 배터리부(220)에 공급하는 기능을 수행한다. 그리고, 배터리 관리부(BMS;미도시)의 배터리 충전상태 정보에 따라 계통 전원(500)으로부터 공급되는 전력이나 신재생에너지 발전기(100)로부터 공급되는 전력을 충전하는 경우에는 신재생에너지 발전기(100)로부터 공급된 DC 전압을 변환하여 배터리부(220)에 공급한다.The DC / DC converter 210 converts the DC voltage of the battery unit 220 and supplies it to the DC / AC inverter unit 230 during the discharge operation of the battery unit 220. In addition, during the charging operation of the battery unit 220, a function of converting the DC voltage supplied from the DC / AC inverter unit 230 to supply the battery unit 220. In addition, when charging power supplied from the system power supply 500 or power supplied from the renewable energy generator 100 according to the battery charge state information of the battery management unit (BMS; not shown), the renewable energy generator 100 The DC voltage supplied from the converter is converted and supplied to the battery unit 220.

배터리부(220)는 신재생에너지 발전기(100) 또는 계통 전원(500)으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 방전하는 기능 및 배터리관리부(BMS)를 통한 충전상태와 잔존수명 정보를 DC/DC 컨버터에 전달하는 역할을 수행한다. The battery unit 220 charges the voltage supplied from the renewable energy generator 100 or the grid power supply 500 or discharges the stored voltage and the charge state and the remaining life information through the battery management unit (BMS) DC / It serves to deliver to the DC converter.

DC/AC 인버터부(230)는 계통 전원(500)에 이상이 생긴 경우 또는 신재생에너지 발전기(100)의 출력안정화를 위하여 배터리부(220)의 방전 동작시 DC/DC 컨버터(210)로부터 입력된 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 계통 전원으로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC/DC 컨버터(210)로 공급하는 기능을 수행한다. 이때, DC/AC 인버터부(230)는 계통 전원의 3상 불평형 계통에 대한 불평형을 해소하기 위하여 단상 인버터 3개를 모듈화하여 각 상마다 제어가 가능하도록 구현한다. 따라서, 본 실시예에서 DC/AC 인버터부(230)는 제1 단상 DC/AC 인버터(231), 제2 단상 DC/AC 인버터(232) 및 제3 단상 DC/AC 인버터(233)를 포함한다. The DC / AC inverter unit 230 is inputted from the DC / DC converter 210 when the system power supply 500 has an abnormal operation or when the battery unit 220 discharges to stabilize the output of the renewable energy generator 100. It converts the DC voltage to the AC voltage, and converts the AC voltage supplied from the grid power supply to the DC voltage during the charging operation to supply to the DC / DC converter 210. At this time, the DC / AC inverter 230 is implemented to control each phase by modularizing the three single-phase inverters in order to solve the unbalance for the three-phase unbalance system of the grid power supply. Accordingly, in the present embodiment, the DC / AC inverter unit 230 includes a first single phase DC / AC inverter 231, a second single phase DC / AC inverter 232, and a third single phase DC / AC inverter 233. .

변압기부(240)는 DC/AC 인버터부(230)의 후단에 설치되며, DC/AC 인버터부(230)로부터 공급된 전압의 크기를 변환하여 계통 전원(500)에 공급하거나 또는 계통 전원(500)으로부터 공급된 전압의 크기를 변환하여 DC/AC 인버터부(230)로 공급하는 기능을 수행한다. 변압기부(240)는 제1 변압기(241), 제2 변압기(242) 및 제3 변압기(243)를 포함하며, 제1 변압기(241)는 제1 단상 DC/AC 인버터(231)의 후단에 설치되며, 제2 변압기(242)는 제2 단상 DC/AC 인버터(232)의 후단에 설치되고, 제3 변압기(243)는 제3 단상 DC/AC 인버터(233)의 후단에 설치된다.The transformer unit 240 is installed at the rear end of the DC / AC inverter unit 230 and converts the magnitude of the voltage supplied from the DC / AC inverter unit 230 to supply the system power 500 or the system power 500 It converts the magnitude of the voltage supplied from the) to supply to the DC / AC inverter 230. The transformer unit 240 includes a first transformer 241, a second transformer 242, and a third transformer 243, and the first transformer 241 is disposed at a rear end of the first single-phase DC / AC inverter 231. The second transformer 242 is installed at the rear end of the second single phase DC / AC inverter 232, and the third transformer 243 is installed at the rear end of the third single phase DC / AC inverter 233.

인버터 제어부(250)는 DC/AC 인버터부(230)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. DC LINK 전압을 공유하는 각 상의 인버터는 각 제어기의 센싱오차로 인하여 출력전류가 다르게 발생함으로써 부하 불평형이 발생하게 되며, 특히 입력 전원이 신재생에너지와 같은 변동이 심한 전원일 경우 단상의 불평형 전류 때문에, 임의의 단상 인버터에 부하가 집중되는 현상이 발생하며, 실제 계통에서 환원되는 에너지의 양이 서로 상이하게 된다.The inverter controller 250 performs a function of controlling the operation of the DC / AC inverter 230. Inverter of each phase sharing DC LINK voltage has different output current due to sensing error of each controller, causing unbalance of load. Especially, if input power is fluctuating power such as renewable energy, In this case, the load is concentrated in an arbitrary single-phase inverter, and the amount of energy reduced in the actual system is different from each other.

이를 해결하기 위하여, 중앙 제어부(250)는 전류 제어 기준값을 각각의 단상 DC/AC 인버터에 전달하고, 각각의 단상 DC/AC 인버터는 전달된 전류 제어 기준값을 이용함으로써 센싱오차로 인한 출력전류의 차이를 제거할 수 있게 된다. 그 결과, 3개의 단상 DC/AC 인버터에 동일한 전류를 공급하여 계통의 상 불평형을 해소할 수 있게 된다. In order to solve this problem, the central control unit 250 transmits a current control reference value to each single-phase DC / AC inverter, and each single-phase DC / AC inverter uses the transferred current control reference value, thereby making a difference in output current due to a sensing error. Can be removed. As a result, the same current can be supplied to three single-phase DC / AC inverters, thereby eliminating the unbalance of the system.

통신 제어부(260)는 EMS와 같은 중앙 관리 장치(400)로부터 전달된 지령을 중앙 제어부(250)로 전달 및 데이터를 전송한다.The communication control unit 260 transmits the command transmitted from the central management apparatus 400 such as EMS to the central control unit 250 and transmits data.

도 3을 참조하면, 중앙 제어부(250)는 MPPT 제어기(최대출력점제어기)(251) 및 전류 제어기(252)를 포함한다. MPPT 제어기(251)는 신재생 에너지 전원으로부터 전압과 전류를 측정하여 입력 전력을 계산하고, 최대 출력을 내보내기 위한 최대출력 전압 기준값(VDC_REF)을 설정한다. 전류 제어기(252)는 실제 검출된 DC LINK 전압값(VDC_REAL)과 유효전류제어 기준값(I_REF)를 각 단상 DC/AC 인버터로 전송한다. 무효전류제어 기준값은 상위 시스템에서의 지령에 따라 각 단상 DC/AC 인버터로 전송된다.Referring to FIG. 3, the central controller 250 includes an MPPT controller (maximum output point controller) 251 and a current controller 252. The MPPT controller 251 calculates input power by measuring voltage and current from a renewable energy power source, and sets a maximum output voltage reference value VDC_REF for outputting a maximum output. The current controller 252 transmits the actually detected DC LINK voltage value VDC_REAL and the effective current control reference value I_REF to each single phase DC / AC inverter. The reactive current control reference value is transmitted to each single-phase DC / AC inverter according to the command from the host system.

각 단상 DC/AC 인버터는 수신한 전류 제어 기준값을 인버터 내부의 전류제어기(미도시)에 적용함으로써 각각의 단상 DC/AC 인버터의 동작을 제어하여 신재생에너지 발전기로부터 공급된 전력을 계통 전원으로 위상과 크기에 맞추어 계통으로 환원하게 된다. 그 결과, 각각의 단상 DC/AC 인버터는 동일한 전류 기준값에 따라 각 상의 전압에 동기하여 전력을 환원하여 각상의 불평형 없이 동일한 전류를 공급하여 계통의 상 불평형에 대한 부담을 제거할 수 있게 된다.Each single-phase DC / AC inverter controls the operation of each single-phase DC / AC inverter by applying the received current control reference value to a current controller (not shown) inside the inverter to phase the power supplied from the renewable energy generator into a grid power supply. It will be reduced to the system according to the size. As a result, each single phase DC / AC inverter reduces power in synchronization with the voltage of each phase according to the same current reference value, thereby supplying the same current without unbalance of each phase, thereby eliminating the burden on the phase unbalance of the system.

즉 전류 제어 기준값이 유효 지령이 양의 값이라면 유효전력을 계통에 내보내고, 음의 값이라면 유효전력을 흡수(컨버터 충전시)하며, 무효전류 지령이 0이 아니라면 지령값의 부호(+, -)에 따라 진지상 전류를 이용하여 무효전력을 계통에 내보내게 되어 계통의 안정화 향상에 도움이 된다. 이 유무효전류 지령을 적절하게 조합하여 계통연계운전시 이용할 수 있다. In other words, if the current control reference value is a positive command, the active power is sent out to the grid.If a negative value is negative, the active power is absorbed (at the time of converter charging). According to this, the reactive power is sent to the grid by using the serious current, which helps to improve the stabilization of the grid. This reactive current command can be appropriately combined and used for grid linkage operation.

전력회사에서 원하는 전력량만큼 원하는 시간대에 송전하기 위해서는 MPPT제어기(251) 대신에 POWER 제어기를 이용함으로써 해결할 수 있다.즉 입력전력의 계산값과 상위에서 내려온 POWER 지령치를 비교하여 전류제어기(252)에 입력함으로써 전류제어를 통하여 원하는 POWER를 공급할 수 있다. 신재생에너지 발전기원의 출력이 약할 경우,중앙제어부(250)는 DC/DC 컨버터(210)을 방전모드로 설정하여 VDC값을 조절하여 전력을 공급할 수 있다.
The power company can solve the problem by using the POWER controller instead of the MPPT controller 251 to transmit the desired amount of power in the desired time period. That is, the input value is input to the current controller 252 by comparing the calculated power input value with the POWER command value lowered from the upper level. Thus, the desired power can be supplied through current control. When the output of the renewable energy generator source is weak, the central control unit 250 may set the DC / DC converter 210 to the discharge mode to adjust the VDC value to supply power.

도 4를 참조하면, 계통전원 모니터링 장치(300)는 계통전원 감시부(310), 계통전원 스위칭부(320) 및 동기화부(330)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the system power monitoring apparatus 300 includes a system power monitoring unit 310, a system power switching unit 320, and a synchronization unit 330.

계통전원 감시부(310)는 계통 전원(500)의 전압 상태를 측정 및 분석하여 계통 전원 이상 발생 여부를 감시한다. The system power monitoring unit 310 monitors whether a system power abnormality occurs by measuring and analyzing a voltage state of the system power supply 500.

계통전원 스위칭부(320)는 계통전원 감시부(310)를 통하여 계통 전원에 정전 등과 같이 이상이 발생하면 계통 전원(500)을 차단하고, 계통 전원(500)이 정상 상태로 복귀하면 계통 전원(500)을 연결한다. The system power switching unit 320 cuts off the system power 500 when an abnormality occurs in the system power through the system power monitoring unit 310, and when the system power 500 returns to a normal state, the system power supply ( 500).

동기화부(330)는 계통 전원(500)을 차단한 이후에 계통 전원(500)이 정상화되었을 때 신재생에너지 발전기(100)와 계통 전원(500)을 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하는 기능을 수행한다. 동기화부(330)는 계통 전원측 동기화 정보 즉, 계통 전원의 주파수, 위상 및 전압 크기를 측정하여 중앙 관리 장치(400)에 전송한다. 그리고, 전력 변환 장치(200)로부터 수신한 전력변환장치측 동기화 정보(즉, 전력변환장치로부터 출력되는 전력의 주파수, 위상 및 전압 크기 정보)와 계통 전원측 동기화 정보를 비교하여 동기화 시점을 검출한다. 계통전원 스위칭부(320)는 동기화부(330)에서 검출된 동기화 시점에 계통 전원(500)을 신재생에너지 발전기(100)와 연결한다.
The synchronization unit 330 detects a synchronization point for connecting the renewable energy generator 100 and the system power 500 when the system power 500 is normalized after the system power 500 is shut off. do. The synchronization unit 330 measures the system power side synchronization information, that is, the frequency, phase, and voltage magnitude of the system power and transmits the measured power to the central management apparatus 400. Then, the synchronization time point is detected by comparing the power conversion device side synchronization information (that is, frequency, phase and voltage magnitude information of the power output from the power conversion device) received from the power conversion device 200 with the grid power supply synchronization information. The grid power switching unit 320 connects the grid power supply 500 to the renewable energy generator 100 at the synchronization time detected by the synchronization unit 330.

도 5를 참조하면, 중앙 관리 장치(400)는 데이터 통신부(410), 전력 요금 계산부(420) 및 중앙 제어부(430)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the central management apparatus 400 includes a data communication unit 410, a power rate calculator 420, and a central control unit 430.

데이터 통신부(410)는 중앙 관리 장치(400)와 TOC와 같은 상위 시스템 간의 데이터 송수신을 담당한다. 그리고, 데이터 통신부(410)는 중앙 관리 장치(400)와 전력변환장치(200) 및 계통전원 모니터링 장치(300)간의 데이터 송수신을 담당한다.The data communication unit 410 is responsible for data transmission and reception between the central management unit 400 and a higher system such as a TOC. The data communication unit 410 is responsible for data transmission and reception between the central management apparatus 400, the power converter 200, and the system power monitoring apparatus 300.

전력 요금 계산부(420)는 계통 전원에 이상이 발생하여 계통 전원을 차단하고 전력변환장치(200)를 독립 운전 모드로 전환한 경우, 독립 운전 동안의 유효 전력 요금을 계산하는 기능을 수행한다. 또한, 계통연계시의 경우에는 유무효 전력 요금을 분리하여 계산하는 기능을 수행한다.When an abnormality occurs in the system power supply and the system power is cut off and the power conversion device 200 is switched to the independent operation mode, the power rate calculation unit 420 calculates the effective power rate during the independent operation. In addition, in the case of grid linkage, it performs the function of separating and calculating the effective power charge.

중앙 제어부(430)는 데이터 통신부(410) 및 전력요금 계산부(420)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
The central controller 430 controls the operations of the data communication unit 410 and the power rate calculator 420.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 개략적인 구성도이다.6 is a schematic diagram of a system-linked power conversion system according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치(200)는 DC/DC 컨버터(210), BMS를 포함한 배터리부(220), DC/AC 인버터부(230), 변압기부(240), 중앙 제어부(250) 및 AC/DC 인버터(270)를 포함한다. 그리고, 신재생에너지 발전기(100)는 풍력 또는 디젤 발전기(110), 연료전지 발전기(120) 및 태양광 발전기(130)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the power converter 200 according to the present embodiment includes a DC / DC converter 210, a battery unit 220 including a BMS, a DC / AC inverter unit 230, a transformer unit 240, And a central control unit 250 and an AC / DC inverter 270. The renewable energy generator 100 includes a wind or diesel generator 110, a fuel cell generator 120, and a solar generator 130.

AC/DC 인버터(270)는 풍력 발전기(110)와 DC/AC 인버터부(230) 사이에 설치된다. AC/DC 인버터(270)는 풍력 발전기(110)에서 생산된 AC 전압을 공급받아 DC 전압으로 변환시켜 DC/AC 인버터부(230)에 공급한다.The AC / DC inverter 270 is installed between the wind generator 110 and the DC / AC inverter unit 230. The AC / DC inverter 270 receives an AC voltage produced by the wind generator 110 and converts the AC voltage into a DC voltage to supply the DC / AC inverter 230.

DC/DC 컨버터(210)는 연료전지 발전기(120)와 DC/AC 인버터부(230) 사이에 설치되며, DC/DC 컨버터(210)는 연료전지 발전기(120)에서 생산된 DC 전압을 공급받아 출력변환시킨 후 DC/AC 인버터부(230)로 공급하거나, 또는 배터리부(220)에 저장한다. DC/DC 컨버터(210)는 태양광 발전기(130)의 후단이나 DC 출력의 풍력발전기에 설치될 수도 있다.
The DC / DC converter 210 is installed between the fuel cell generator 120 and the DC / AC inverter unit 230, and the DC / DC converter 210 receives the DC voltage produced by the fuel cell generator 120. After output conversion, it is supplied to the DC / AC inverter unit 230 or stored in the battery unit 220. The DC / DC converter 210 may be installed at a rear end of the solar generator 130 or at a wind turbine having a DC output.

도 7은 본 발명에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a control process of the system-linked power conversion system according to the present invention.

도 7을 참조하면, 계통전원 모니터링 장치(300)는 계통 전원의 전압을 감시하는 과정을 수행한다(S11). 계통 전원에 정전 등과 같은 이상이 발생하게 되면 이를 감지하고, 계통 전원에 이상이 발생했음을 중앙 관리 장치(400)로 보고한다(S12, S13). 그리고 나서, 계통전원 모니터링 장치(300)는 계통 전원과 신재생에너지 발전기를 차단하는 과정을 수행한다(S14).Referring to FIG. 7, the grid power monitoring device 300 performs a process of monitoring a voltage of grid power (S11). When an abnormality such as a power failure occurs in the system power supply, the controller detects this and reports that the abnormality occurs in the system power supply to the central management apparatus 400 (S12 and S13). Then, the grid power monitoring device 300 performs a process of shutting off the grid power and renewable energy generator (S14).

중앙 관리 장치(400)는 계통전원 모니터링 장치(300)로부터 계통 이상 발생보고를 접수하면(S15), 전력변환장치(200)와 계통전원 모니터링 장치(300)에 부하 상태를 판단하여 이시간은 전력변환장치가 정전상태로 인식하여 단독운전을 방지하기 위한 출력 차단 기능을 하기전에 먼저 선행하여 전력변환장치의 독립운전 모드 전환을 명령한다(S16).When the central management apparatus 400 receives a system abnormality occurrence report from the system power monitoring device 300 (S15), the power conversion device 200 and the system power monitoring device 300 determine the load state, and this time is the power. Before the inverter recognizes the power failure state and performs the output interruption function to prevent the independent operation, the inverter first converts to the independent operation mode (S16).

계통전원 모니터링 장치(300)는 독립운전 모드로 전환하여 계통 전원의 분리를 유지하고 복전 상태를 감시하는 과정을 수행한다(S17). 중앙 관리 장치(400)는 독립 운전에 따른 유효 전력 요금의 계산을 수행하며(S18), 전력변환장치(200)는 독립 운전을 진행한다(S19).The system power monitoring device 300 performs a process of maintaining the separation of the system power and monitoring the restoration state by switching to the independent operation mode (S17). The central management apparatus 400 performs the calculation of the effective power fee according to the independent operation (S18), and the power converter 200 performs the independent operation (S19).

한편, 계통전원 모니터링 장치(300)는 복전상태를 감시하며, 계통 전원의 복전이 확인되면 계통 전원의 복전 상태를 중앙 관리 장치(400)에 보고한다(S20, S21).On the other hand, the system power monitoring device 300 monitors the power-up state, and when the power-up of the system power is confirmed, reports the power supply state of the system power to the central management device 400 (S20, S21).

중앙 관리 장치(400)는 계통전원 모니터링 장치(300)로부터 계통 전원의 복전 상태를 접수하면(S22), 전력변환장치(200)와 계통전원 모니터링 장치(300)에 전력변환장치의 복전 모드 전환을 명령한다(S23).When the central management apparatus 400 receives the restoration state of the grid power supply from the grid power monitoring device 300 (S22), the power conversion device 200 and the grid power monitoring device 300 switch the recovery mode of the power converter. Command (S23).

계통전원 모니터링 장치(300)는 계통 전원측 동기화 정보 즉, 계통 전원의 주파수, 위상, 상순 및 전압 크기를 측정하는 과정을 수행한다(S24). 그리고 나서, 계통전원측 동기화 정보를 중앙 관리 장치(400)로 보고한다. 중앙 관리 장치(400)는 계통전원 모니터링 장치(300)로부터 수신한 계통전원측 동기화 정보를 전력변환장치(200)로 전송한다(S26).The grid power monitoring device 300 performs a process of measuring the grid power side synchronization information, that is, the frequency, phase, phase, and voltage of the grid power (S24). Then, the system power side synchronization information is reported to the central management apparatus 400. The central management apparatus 400 transmits the grid power side synchronization information received from the grid power monitoring device 300 to the power converter 200 (S26).

전력변환장치(200)는 수신한 계통전원측 동기화 정보에 기초하여 동기화 작업을 진행하고(S27), 전력변환장치측 동기화 정보를 중앙 관리 장치(400) 및 계통전원 모니터링 장치(300)로 전송한다(S28). The power converter 200 performs a synchronization operation based on the received grid power supply synchronization information (S27), and transmits the power converter device synchronization information to the central management device 400 and the grid power monitoring device 300 ( S28).

계통전원 모니터링 장치(300)는 전력변환측 동기화 정보를 수신하고, 이를 참조하여 동기화 시점을 검출하고, 검출된 동기화 시점에 계통 전원과 전력변환장치를 연결시키는 과정을 수행한다(S29).
The system power monitoring apparatus 300 receives the power conversion side synchronization information, detects a synchronization time point with reference thereto, and performs a process of connecting the system power supply and the power converter to the detected synchronization time point (S29).

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 계통 연계형 전력 변환 시스템의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is merely an exemplary embodiment of a system-linked power conversion system according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, the gist of the present invention. Without departing from the technical spirit of the present invention to the extent that any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains various modifications can be made.

100 : 신재생에너지 발전기
200 : 전력변환장치
300 : 계통전원 모니터링 장치
400 : 중앙 관리 장치
500 : 계통 전원
600 : 부하100: renewable energy generator
200: power converter
300: grid power monitoring device
400: central management unit
500: grid power
600: load

Claims (7)

계통 연계형 전력 변환 시스템에 있어서,
신재생에너지 발전기와 계통 전원 사이에 설치되며, 신재생에너지 발전기에서 공급된 전력을 계통 전원에 공급하기 위한 전압으로 변환하고, 상기 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전력을 충전 또는 방전하기 위한 전력변환장치;
상기 전력변환장치와 계통 전원 사이에 설치되며, 상기 계통 전원의 이상 유무에 따라 계통 전원을 차단 또는 연결하고, 계통 전원의 복전 시 계통 전원과 신재생에너지 발전기를 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하기 위한 계통전원 모니터링 장치; 및
상기 전력변환장치와 계통전원 모니터링 장치의 동작을 제어 및 관리하는 중앙 관리 장치를 포함하며,
상기 전력변환장치는,
상기 신재생에너지 발전기 또는 계통 전원으로부터 공급된 전압을 충전하거나 또는 저장된 전압을 방전하는 배터리부; 상기 배터리부의 방전 동작시, 상기 배터리부의 DC 전압을 승압하거나, 충전 동작시 DC 전압을 강압하여 공급하는 양방향 DC/DC 컨버터; 상기 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 충전 동작시 계통 전원으로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 상기 DC/DC 컨버터로 공급하는 DC/AC 인버터부; 상기 중앙 관리 장치에서 온 지령을 중앙 제어부로 전달 및 데이터를 전송하는 통신 제어부; 및 상기 DC/DC 컨버터 및 DC/AC 인버터부의 동작을 제어하는 중앙 제어부;를 포함하며,
상기 배터리부는 배터리부의 충전상태 및 잔존수명에 따라 배터리부를 관리하는 배터리 관리부를 포함하며,
상기 DC/AC 인버터부는 단상 인버터 3개를 모듈화하여 각 상마다 제어가 가능하도록 구현하기 위하여, 제1 단상 DC/AC 인버터, 제2 단상 DC/AC 인버터 및 제3 단상 DC/AC 인버터를 포함하며,
상기 중앙 제어부는, 상기 신재생에너지 발전기로부터 전압과 전류를 검출하여 입력전력을 계산하고, 최대 출력전력을 생성하기 위한 최대출력 전압기준값을 설정하는 MPPT 제어기 및 상기 최대출력 전압기준값과 실제 DC 링크 전압값을 비교하여 전류 제어 기준값을 생성하고, 생성된 전류 제어 기준값을 상기 각 단상 DC/AC 인버터로 전송하는 전류 제어기를 포함하며,
상기 각 단상 DC/AC 인버터는 상기 전류 제어 기준값에 따라 각각의 단상 DC/AC 인버터의 동작을 제어하여 신재생에너지 발전기로부터 공급된 전력을 유무효전력으로 변환하여 계통 전원으로 환원시키는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력 변환 시스템.
In a grid-connected power conversion system,
Installed between the renewable energy generator and the grid power, for converting the power supplied from the renewable energy generator into a voltage for supplying the grid power, and for charging or discharging the power supplied from the renewable energy generator or grid power Power converter;
Installed between the power converter and the grid power supply, the system power is cut off or connected according to the abnormality of the grid power supply, and for detecting the synchronization time for connecting the grid power supply and the renewable energy generator when the grid power is restored. Grid power monitoring device; And
It includes a central management device for controlling and managing the operation of the power converter and grid power monitoring device,
The power converter,
A battery unit for charging a voltage supplied from the renewable energy generator or system power or discharging the stored voltage; A bidirectional DC / DC converter for boosting a DC voltage of the battery unit during a discharge operation of the battery unit, or for supplying a stepped-down DC voltage during a charging operation; A DC / AC inverter unit converting the DC voltage into an AC voltage and converting an AC voltage supplied from a system power supply into a DC voltage during a charging operation and supplying the DC voltage to the DC / DC converter; A communication control unit for transmitting a command from the central management apparatus to the central control unit and transmitting data; And a central control unit controlling the operation of the DC / DC converter and the DC / AC inverter unit.
The battery unit includes a battery management unit for managing the battery unit according to the state of charge and the remaining life of the battery unit,
The DC / AC inverter unit includes a first single phase DC / AC inverter, a second single phase DC / AC inverter, and a third single phase DC / AC inverter to modularize three single phase inverters so as to control each phase. ,
The central control unit detects a voltage and current from the renewable energy generator, calculates an input power, sets an MPPT controller for setting a maximum output voltage reference value for generating a maximum output power, and the maximum output voltage reference value and the actual DC link voltage. A current controller for comparing the values to generate a current control reference value, and transmitting the generated current control reference value to each of the single-phase DC / AC inverters,
The single-phase DC / AC inverter is characterized by controlling the operation of each single-phase DC / AC inverter according to the current control reference value to convert the power supplied from the renewable energy generator into the reactive power to reduce the system power supply Grid-linked power conversion system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 계통전원 모니터링 장치는,
상기 계통 전원의 전압 상태를 측정 및 분석하여 계통 전원 이상 발생 여부를 감시하는 계통전원 감시부;
상기 계통전원 감시부를 통하여 계통 전원에 이상이 발생하면 계통 전원을 차단하고, 계통 전원이 정상 상태로 복귀하면 계통 전원을 연결하는 계통전원 스위칭부; 및
상기 계통 전원 차단한 이후에 계통 전원이 정상화되었을 때 신재생에너지 발전기와 계통 전원을 연결하기 위한 동기화 시점을 검출하는 동기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력 변환 시스템.
The method of claim 1,
The grid power monitoring device,
A system power monitoring unit that monitors whether a system power abnormality occurs by measuring and analyzing a voltage state of the system power;
A system power switching unit for shutting off the system power when an abnormality occurs in the system power through the system power monitoring unit and connecting the system power when the system power returns to a normal state; And
And a synchronization unit configured to detect a synchronization time for connecting the renewable energy generator and the grid power when the grid power is normalized after the grid power is shut off.
제5항에 있어서,
상기 동기화부는 전력변환장치측 동기화 정보와 계통 전원측 동기화 정보를 비교하여 동기화 시점을 검출하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력 변환 시스템.
The method of claim 5,
And the synchronization unit detects the synchronization time point by comparing the power conversion device-side synchronization information and the system power supply-side synchronization information.
제1항에 있어서,
상기 중앙 관리 장치는,
데이터 송수신을 담당하는 데이터 통신부;
상기 계통 전원에 이상이 발생하여 계통 전원을 차단하고 신재생에너지 발전기를 독립 운전 모드로 전환한 경우, 독립 운전 동안의 전력 요금을 계산하고, 계통연계시에는 유무효 전력요금을 계산하는 전력 요금 계산부; 및
상기 데이터 통신부 및 전력요금 계산부의 동작을 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 전력 변환 시스템.

The method of claim 1,
The central management device,
A data communication unit in charge of data transmission and reception;
When the system power is off and the system power is cut off and the renewable energy generator is switched to the independent operation mode, the power bill is calculated during the independent operation, and the utility bill is calculated when the grid is connected. part; And
And a central control unit for controlling the operation of the data communication unit and the power rate calculation unit.

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