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KR101427802B1 - Power controlling apparatus of fuel cell system and method thereof - Google Patents

Power controlling apparatus of fuel cell system and method thereof Download PDF

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KR101427802B1
KR101427802B1 KR1020120014984A KR20120014984A KR101427802B1 KR 101427802 B1 KR101427802 B1 KR 101427802B1 KR 1020120014984 A KR1020120014984 A KR 1020120014984A KR 20120014984 A KR20120014984 A KR 20120014984A KR 101427802 B1 KR101427802 B1 KR 101427802B1
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power
fuel cell
cell system
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load
Prior art date
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KR1020120014984A
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김성훈
윤좌문
김태희
이기풍
이태원
Original Assignee
두산중공업 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 명세서는 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치는, 직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 전력 계통 사이에 연결된 주변장치를 포함하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 전지에 연결되고, 상기 직류 전원을 교류 전원(AC)으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 전력 변환부와; 상기 전력 변환부에 연결된 부하 장치와; 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply control apparatus and method for a fuel cell system that can ensure stability and minimize damage of a fuel cell system, And a peripheral device connected between the fuel cell and a power system, the fuel cell system being connected to the fuel cell, converting the direct current power into an alternating current power (AC) A power converter for applying an AC power to the power system; A load device connected to the power conversion unit; The control unit interrupts the connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system, and supplies surplus power excluding power required for operation of the fuel cell system among the power generated in the fuel cell to the load device And a control unit.

Figure R1020120014984
Figure R1020120014984

Description

연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법{POWER CONTROLLING APPARATUS OF FUEL CELL SYSTEM AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power control apparatus for a fuel cell system,

본 명세서는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus and a method for controlling power of a fuel cell system.

일반적으로, 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 물과 전기를 생성하게 된다. 연료전지의 작동 원리는 애노드(Anode)에서 수소가 이온화되면서 전자를 발생하고, 그 발생한 전자는 중간의 전해질을 거쳐 캐소드(Cathode)로 이동하게 된다. 상기 전자가 이동하는 과정에서 전기 에너지가 발생한다. 수소와 공기가 반응해 물이 생성되는 이 반응은 발열 반응으로 전기에너지 외에도 열과 물을 얻을 수 있다.Generally, a fuel cell uses hydrogen and oxygen to produce water and electricity. The operating principle of a fuel cell is to generate electrons while hydrogen is ionized in the anode, and the generated electrons move to the cathode through the intermediate electrolyte. Electric energy is generated during the movement of the electrons. This reaction, in which hydrogen and air react with each other to produce water, is an exothermic reaction that can provide heat and water in addition to electrical energy.

반면, 연료전지의 연료로 쓰이는 수소는 그 자체로 얻기는 어렵기 때문에 수소화합물을 개질하여 이용한다. 즉, 연료전지의 연료로서 탄소와 수소의 화합물인 화석연료가 사용된다. 종래 기술에 따른 연료전지는 한국 특허 출원번호 10-2006-0117082에도 개시되어 있다.On the other hand, since hydrogen used as a fuel for a fuel cell is difficult to obtain by itself, a hydrogen compound is modified and used. That is, fossil fuel, which is a compound of carbon and hydrogen, is used as the fuel of the fuel cell. A conventional fuel cell is also disclosed in Korean Patent Application No. 10-2006-0117082.

본 명세서는 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power control apparatus and method for a fuel cell system capable of minimizing damage and minimizing the stability of the fuel cell system.

본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치는, 직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 전력 계통 사이에 연결된 주변장치를 포함하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 전지에 연결되고, 상기 직류 전원을 교류 전원(AC)으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 전력 변환부와; 상기 전력 변환부에 연결된 부하 장치와; 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.A power supply control apparatus for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention is a fuel cell system including a fuel cell for generating a DC power source and a peripheral device connected between the fuel cell and a power system, A power conversion unit connected to the battery, for converting the direct current power into an alternating current power (AC) and applying the converted alternating power to the power system; A load device connected to the power conversion unit; The control unit interrupts the connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system, and supplies surplus power excluding power required for operation of the fuel cell system among the power generated in the fuel cell to the load device And a control unit.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 부하 장치는, 상기 전력 변환부에 연결되고, 상기 직류 전원을 소비하는 DC 부하 장치와; 상기 전력 변환부에 연결되고, 상기 교류 전원을 소비하는 AC 부하 장치를 포함할 수 있다. As one example related to the present specification, the load device includes: a DC load device connected to the power conversion section and consuming the DC power; And an AC load device connected to the power converter and consuming the AC power.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가하거나, 상기 잉여 직류 전원을 상기 전력 변환부를 통해 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 AC 부하 장치에 인가할 수 있다. As an example related to the present specification, the control unit may be configured to block the connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system, to control the operation of the fuel cell system among the DC power generated in the fuel cell It is possible to apply a surplus DC power source other than the required DC power source to the DC load apparatus or to convert the surplus DC power source into the AC power source through the power conversion unit and to apply the converted AC power source to the AC load apparatus.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부 사이에 연결된 제1 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 제1 스위치를 턴-오프함으로써 상기 전력 계통에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. As an example related to the present specification, the power system further includes a first switch connected between the power system and the power conversion unit, wherein the control unit turns off the first switch when an error occurs in the power system, It is possible to cut off the electric power supplied to the power source.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 연료 전지와 상기 DC 부하 장치 사이에 연결된 제2 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제2 스위치를 턴-온함으로써, 상기 연료 전지에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가할 수 있다. As one example related to the present specification, the fuel cell system further includes a second switch connected between the fuel cell and the DC load device, wherein the control unit turns on the second switch, It is possible to apply a surplus DC power source to the DC load apparatus except for the DC power source required for the operation of the battery system.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 전력 변환부와 상기 AC 부하 장치 사이에 연결된 제3 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제3 스위치를 턴-온함으로써 상기 전력 변환부에 의해 변환된 상기 잉여 교류 전원을 상기 AC 부하 장치에 인가할 수 있다. As an example related to the present specification, the control unit may further include a third switch connected between the power conversion unit and the AC load device, wherein the control unit controls the third switch to be turned on, AC power can be applied to the AC load device.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 전력 변환부에 이상이 발생할 때, 상기 전력 변환부에 인가되는 직류 전원을 차단하고, 상기 제2 스위치를 턴-온함으로써 상기 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가할 수 있다. As an example related to the present specification, the control unit interrupts the DC power applied to the power conversion unit when an abnormality occurs in the power conversion unit, and turns on the DC power to the DC Can be applied to the load device.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시킬 수 있다. As one example related to the present specification, the control unit may be configured to reduce the load of the load devices of the fuel cell system when the fuel cell system is stopped, and to supply the fuel cells with the load Fuel can be reduced.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시킬 때 상기 연료 전지의 온도가 미리설정된 기준 온도 이하일 때, 상기 주변장치를 통해 상기 연료 전지에 열을 인가할 수 있다. As an example related to the present specification, the control unit may be configured to apply heat to the fuel cell through the peripheral device when the temperature of the fuel cell is lower than a predetermined reference temperature when reducing the fuel supplied to the fuel cell have.

본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법은, 직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 전력 계통 사이에 연결된 주변장치와, 상기 연료 전지에 연결된 전력 변환부를 포함하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법에 있어서, 상기 전력 변환부에 부하 장치를 연결하는 단계와; 상기 직류 전원을 상기 전력 변환부를 통해 교류 전원(AC)으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 단계와; 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하는 단계와; 상기 연료 전지에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.A power supply control method for a fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell for generating a DC power source, a peripheral device connected between the fuel cell and the power system, and a power conversion unit connected to the fuel cell The method comprising: connecting a load device to the power conversion unit; Converting the direct current power into an alternating current power (AC) through the power converting unit and applying the converted alternating power to the power system; Blocking a connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system; And applying a surplus power to the load device, excluding a power required for operation of the fuel cell system, among power generated in the fuel cell.

본 명세서의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다. An apparatus and a method for controlling power of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention minimize power consumption and damage of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power system There is an effect that can be.

본 발명의 실시예들에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 효과도 있다. The power supply control apparatus and method of a fuel cell system according to embodiments of the present invention are designed to conserve power and damage of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power conversion unit There is also an effect that can be minimized.

본 발명의 실시예들에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 단계별로 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시켜 상기 연료 전지 시스템을 정지시킴으로써, 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 효과도 있다. An apparatus and method for controlling a power supply of a fuel cell system according to embodiments of the present invention include a step of decreasing a load of load devices of the fuel cell system in a stepwise manner when the fuel cell system is stopped, The fuel supplied to the fuel cell is reduced each time the fuel cell system is reduced to stop the fuel cell system. Thus, the stability and damage of the fuel cell system can be minimized.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a configuration diagram showing a power supply control apparatus of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하에서는, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.1 and 2, a power supply control apparatus and method for a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention, which can minimize the stability and damage of the fuel cell system when an abnormality occurs in the power system, will be described below. .

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a power supply control apparatus of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치(100)는, 연료(예를 들면, 산소 및 연료 가스(예를 들면, 천연가스, 수소, 탄화수소화합물 등))를 공급하는 연료 공급부(101)와, 상기 연료 공급부(101)로부터 공급된 연료를 반응시켜 직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지(102)와, 주변장치(BOP:Balance of Plant)(105)를 포함하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 전지(102)에 연결되고, 상기 직류 전원을 교류 전원(AC)으로 변환하고, 그 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 전력 변환부(PCS: Power Conditioning System)(103)와; 상기 전력 변환부(103)에 연결된 부하 장치와; 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103)와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지(102)에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 제어부(104)를 포함한다. 상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103) 내에 구성되거나 상기 전력 변환부(103)에 연결될 수도 있다. 1, a power supply control apparatus 100 of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention includes a fuel cell (not shown) A fuel cell 102 for generating a direct current power (DC) by reacting the fuel supplied from the fuel supply unit 101, a peripheral device (BOP: Balance of Plant ) 105 that is connected to the fuel cell 102 and converts the direct current power into an alternating current power (AC), and converts the converted alternating power to a power conversion (PCS: Power Conditioning System) 103; A load device connected to the power conversion unit 103; (102) is disconnected from the power system (103) when an abnormality occurs in the power system, and surplus power excluding power required for operation of the fuel cell system among the power generated in the fuel cell And a control unit 104 for applying the control signal to the load device. The control unit 104 may be configured in the power conversion unit 103 or may be connected to the power conversion unit 103.

상기 연료 전지(102)는 용융탄산염 연료전지 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC), 직접에탄올 연료전지(Direct Ethanol Fuel Cell, DEFC), 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC) 중에서 어느 하나이거나 이들의 조합일 수 있다. The fuel cell 102 may be a fuel cell such as a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) A direct methanol fuel cell (DMFC), a direct ethanol fuel cell (DEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), or a combination thereof.

상기 전력 변환부(103)는 상기 연료 전지(102)에서 출력되는 직류 전원을 상기 전력 계통에서 사용할 수 있는 교류 전원으로 변환하는 DC-AC 인버터(도시되지 않음)를 포함한다. The power conversion unit 103 includes a DC-AC inverter (not shown) that converts the DC power output from the fuel cell 102 into an AC power that can be used in the power system.

상기 주변장치(BOP: Balance of Plant)(105)는, 상기 연료 전지 시스템을 운전(구동)하는데 필요한 주변장치로서, 블로워(blower), 각종 밸브 및 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 주변장치(BOP: Balance of Plant)(105)는 상기 전력 변환부(103)와 상기 전력 계통 사이에 연결된다.The peripheral device (BOP) 105 is a peripheral device required to operate (drive) the fuel cell system, and may include a blower, various valves, sensors, and the like. The peripheral device (BOP) 105 is connected between the power conversion unit 103 and the power system.

상기 부하 장치는, 상기 전력 변환부(103)에 연결되고, 상기 직류 전원을 소비하는 DC 부하 장치(106)와; 상기 전력 변환부(103)에 연결되고, 상기 교류 전원을 소비하는 AC 부하 장치(107)를 포함할 수 있다. 상기 DC 부하 장치(106) 및 상기 AC 부하 장치(107)는 각각 하나 또는 그 이상이 될 수 있다. The load device includes: a DC load device (106) connected to the power conversion section (103) and consuming the DC power; And an AC load unit 107 connected to the power conversion unit 103 and consuming the AC power. The DC load device 106 and the AC load device 107 may each be one or more.

상기 제어부(104)는 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103)와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지(102)에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치(106)에 인가함으로써 상기 잉여 직류 전원을 소비시키거나, 상기 잉여 직류 전원을 상기 전력 변환부(103)를 통해 교류 전원으로 변환하고, 그 변환된 교류 전원을 상기 AC 부하 장치(107)에 인가함으로써 상기 변환된 교류 전원(잉여 교류 전원)을 소비시킨다. 예를 들면, 상기 전력 계통에 이상이 생길 경우, 상기 전력 변환부(103)는 전력 계통과 차단이 되어 연료 전지 시스템의 독립 계통이 형성이 된다. 이러한 경우 연료 전지 시스템에서 발전하는 모든 전력은 연료 전지 시스템이 소비를 해야만 연료 전지 시스템이 안정적인 운전을 할 수가 있다. 따라서, 상기 제어부(104)는 연료 전지 시스템의 운전에 필요한 전력을 미리 산출하여 그 미리 산출된 전력을 상기 연료 전지 시스템(예를 들면, 주변장치(BOP: Balance of Plant)(105), 연료 공급부(101), 전력 변환부(103) 등)에 인가하고, 잉여 전력을 DC 부하 장치(106) 또는 AC 부하 장치(107)를 통해 소비하게 된다. 이로 인해 연료 전지 시스템은 정지 혹은 부하 변동에 따른 시간 소모를 줄이고 상기 전력 계통이 정상 상태로 돌아올 때까지 정격 운전 상태를 유지할 수 있다.The control unit 104 interrupts the connection between the power system and the power conversion unit 103 when an abnormality occurs in the power system and requests the operation of the fuel cell system among the DC power generated by the fuel cell 102 The surplus direct-current power is consumed by applying the surplus direct-current power except the direct-current power to the DC load device 106, or the surplus direct-current power is converted into the alternating-current power via the power conversion section 103, And the converted AC power source (surplus AC power source) is consumed by applying the AC power source to the AC load device 107. For example, when an abnormality occurs in the power system, the power conversion unit 103 is disconnected from the power system to form an independent system of the fuel cell system. In this case, all the electric power generated in the fuel cell system must be consumed by the fuel cell system to enable stable operation of the fuel cell system. Therefore, the controller 104 may calculate the power required for the operation of the fuel cell system in advance and transmit the calculated power to the fuel cell system (for example, a balance unit (BOP) 105, (Power conversion unit 101, power conversion unit 103, and the like), and consumes surplus power through the DC load device 106 or the AC load device 107. As a result, the fuel cell system can maintain the rated operation state until the power system returns to the normal state, reducing the time consuming due to stoppage or load fluctuation.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 상기 제어부(104)는 상기 전력 계통에 이상이 발생했는지를 판단한다(S11).First, the control unit 104 determines whether an abnormality has occurred in the power system (S11).

상기 제어부(104)는 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103)와의 연결을 차단한다(S12). 상기 제어부(104)는 상기 전력 계통의 과전압 혹은 저전압 상태, 과전류 혹은 저전류 상태 외에도 선로의 단락, 선로 점검, 전력 품질 저하, 선로의 혼촉, 유도뢰, 직격뢰 등의 원인에 의해 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103)와의 연결을 차단할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103) 사이에 연결된 제1 스위치(SW1)를 턴-오프(Turn-Off)함으로써 상기 전력 계통에 공급되는 전력을 차단한다. The control unit 104 disconnects the power system from the power conversion unit 103 when an abnormality occurs in the power system (S12). In addition to the overvoltage or undervoltage state, overcurrent or undercurrent state of the power system, the control unit 104 may control the power system in response to a cause such as a short circuit of a line, a line check, a deterioration of power quality, The connection between the power system and the power conversion unit 103 can be cut off. For example, the control unit 104 may turn off the first switch SW1 connected between the power system and the power conversion unit 103 when an abnormality occurs in the power system, The power supplied to the system is cut off.

상기 제어부(104)는 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부(103)와의 연결을 차단한 후 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 산출한다(S13). 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력은 미리 산출될 수 있다. 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력은 상기 주변장치(BOP: Balance of Plant)(105), 연료 공급부(101), 전력 변환부(103) 등에서 운전을 위해 요구되는 전력일 수 있다. The controller 104 cuts off the connection between the power system and the power conversion unit 103, and calculates power required for operation of the fuel cell system (S13). Power required for operation of the fuel cell system can be calculated in advance. The power required for operation of the fuel cell system may be power required for operation in the peripheral apparatus (BOP) 105, the fuel supply unit 101, the power conversion unit 103, and the like.

상기 제어부(104)는 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 상기 연료 전지 시스템에 인가(공급)한다(S14). The control unit 104 applies (supplies) the electric power required for the operation of the fuel cell system to the fuel cell system (S14).

상기 제어부(104)는 상기 연료 전지(102)에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가함으로써 상기 잉여 전력을 상기 부하 장치를 통해 소비시킨다(S15). 예를 들면, 상기 제어부(104)는, 상기 연료 전지(102)와 상기 DC 부하 장치(106) 사이에 연결된 제2 스위치(SW2)를 턴-온(Turn-On)함으로써, 상기 연료 전지(102)에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치(106)에 인가함으로써 상기 잉여 직류 전원을 소비시킨다. 반면, 상기 제어부(104)는, 상기 전력 변환부(103)와 상기 AC 부하 장치(107) 사이에 연결된 제3 스위치(SW3)를 턴-온(Turn-On)함으로써, 상기 전력 변환부(103)에 의해 변환된 상기 잉여 교류 전원을 상기 AC 부하 장치(107)에 인가함으로써 상기 변환된 교류 전원(잉여 교류 전원)을 소비시킬 수도 있다. The control unit 104 consumes the surplus power through the load device by applying surplus power to the load device excluding the power required for operation of the fuel cell system among the power generated by the fuel cell 102 (S15 ). For example, the control unit 104 may turn on the second switch SW2 connected between the fuel cell 102 and the DC load device 106 to turn on the fuel cell 102 The surplus DC power is consumed by applying the surplus DC power other than the DC power required for the operation of the fuel cell system to the DC load device 106. [ On the other hand, the control unit 104 turns on the third switch SW3 connected between the power conversion unit 103 and the AC load device 107, so that the power conversion unit 103 (Excess AC power source) by applying the surplus AC power converted by the AC load device 107 to the AC load device 107. [

상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)에 이상이 발생할 때 상기 전력 변환부(103)와 상기 연료 전지(102) 사이에 연결된 제4 스위치(SW4)를 턴-오프(Turn-Off)함으로써 상기 전력 변환부(103)에 인가되는 전력을 차단할 수도 있다. The control unit 104 turns off the fourth switch SW4 connected between the power conversion unit 103 and the fuel cell 102 when an error occurs in the power conversion unit 103, So that the power applied to the power conversion unit 103 can be cut off.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. 예를 들면, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템과 전력 계통과의 연결을 차단하면 연료 전지 스택(Stack)이 많은 양의 미반응된 연료를 배출되게 되어 온도가 급격히 상승하고, 그 온도 상승에 의해 연료 전지 스택 및 연료 전지 시스템에 피해(Damage)를 주게 된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. Therefore, an apparatus and a method for controlling power of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention are capable of ensuring stability of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power system, The damage can be minimized. For example, when the connection between the fuel cell system and the power system is disconnected when an abnormality occurs in the power system, the fuel cell stack Stack discharges a large amount of unreacted fuel, the temperature rapidly rises, Thereby damaging the fuel cell stack and the fuel cell system. Therefore, an apparatus and a method for controlling power of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention are capable of ensuring stability of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power system, The damage can be minimized.

이하에서는, 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an apparatus and a method for controlling power of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention, which can minimize the stability and damage of the fuel cell system when an abnormality occurs in the power conversion unit, .

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

먼저, 상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)에 이상이 발생했는지를 판단한다(S21). 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)에 과전류 또는 과전압이 인가되거나 고조파에 의한 노이즈 발생으로 인해 상기 인버터의 에러 오작동 등이 발생하였는지를 판단한다. First, the control unit 104 determines whether an error has occurred in the power conversion unit 103 (S21). For example, the control unit 104 determines whether an erroneous operation of the inverter has occurred due to an overcurrent, an overvoltage, or a noise due to a harmonic wave to the power conversion unit 103.

상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)에 이상이 발생할 때 상기 전력 변환부(103)와 상기 연료 전지(102)와의 연결을 차단한다(S22). 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)에 이상이 발생할 때 상기 전력 변환부(103)와 상기 연료 전지(102) 사이에 연결된 제4 스위치(SW4)를 턴-오프(Turn-Off)함으로써 상기 전력 변환부(103)에 공급되는 전력(직류 전원)을 차단한다. The control unit 104 disconnects the power conversion unit 103 from the fuel cell 102 when an abnormality occurs in the power conversion unit 103 at step S22. For example, the control unit 104 turns off the fourth switch SW4 connected between the power conversion unit 103 and the fuel cell 102 when an abnormality occurs in the power conversion unit 103 Turns off the power (DC power) supplied to the power conversion unit 103. [0042]

상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)와 상기 연료 전지(102)와의 연결을 차단하고, 상기 전력 변환부(103)에 공급되는 직류 전원을 상기 부하 장치에 인가함으로써 상기 전력 변환부(103)에 공급될 전력(직류 전원)을 소비시킨다(S23). 예를 들면, 상기 제어부(104)는, 상기 연료 전지(102)와 상기 DC 부하 장치(106) 사이에 연결된 제2 스위치(SW2)를 턴-온(Turn-On)함으로써, 상기 연료 전지(102)에서 발생한 직류 전원을 상기 DC 부하 장치(106)에 인가함으로써 상기 직류 전원을 소비시킨다. 여기서, 상기 제어부(104)는 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)와 연결된 제어 라인을 통해 상기 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)를 턴-온/턴-오프시킬 수 있다. The control unit 104 disconnects the connection between the power conversion unit 103 and the fuel cell 102 and applies the DC power supplied to the power conversion unit 103 to the load device, (DC power source) to be supplied to the power source 103 (S23). For example, the control unit 104 may turn on the second switch SW2 connected between the fuel cell 102 and the DC load device 106 to turn on the fuel cell 102 ) Is applied to the DC load device 106 to consume the DC power. Here, the controller 104 may turn on / off the first to fourth switches SW1 to SW4 through a control line connected to the first to fourth switches SW1 to SW4.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. 예를 들면, 전력 변환부에 이상이 발생하면 상기 연료 전지의 전력을 상기 전력 계통에 공급할 수 없게 되므로, 연료 전지 스택(Stack)이 많은 양의 미반응된 연료를 배출되게 되어 온도가 급격히 상승하고, 그 온도 상승에 의해 연료 전지 스택 및 연료 전지 시스템에 피해(Damage)를 주게 된다. Therefore, an apparatus and a method for controlling a power supply of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention can secure the stability of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power conversion unit And damage can be minimized. For example, if an abnormality occurs in the power conversion unit, the power of the fuel cell can not be supplied to the power system, so that a large amount of unreacted fuel is discharged from the fuel cell stack, , And damages the fuel cell stack and the fuel cell system due to the temperature increase.

본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. The power supply control apparatus and method of a fuel cell system according to the second embodiment of the present invention is a device for controlling the power supply of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power conversion unit, Can be minimized.

한편, 상기 연료 전지 시스템을 안정적으로 정지하기 위해서는 부하 제거, 연료 감소, 온도 유지 등을 고려해야 한다. On the other hand, in order to stably stop the fuel cell system, load removal, fuel reduction, temperature maintenance, and the like must be considered.

이하에서는, 전력 계통 및/또는 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화한 후, 상기 연료 전지 시스템을 안정적으로 정지시킬 수 있는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention, which can stably stop the fuel cell system after minimizing the stability and damage of the fuel cell system when an abnormality occurs in the power system and / The power supply control apparatus and method of the battery system will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a power control method of a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.

먼저, 상기 제어부(104)는 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때(S31), 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들(예를 들면, 전력 변환부(103), 부하 장치(106, 107) 등)의 부하를 단계별로 감소시킨다(S32). 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 연료 전지 스택의 각 부하 장치(예를 들면, 전력 변환부(103), 부하 장치(106, 107) 등)의 연료 조건에 따라 상기 전력 변환부(103), 상기 부하 장치(106, 107)의 부하를 단계별로 감소시킨다. 여기서, 상기 제어부(104)는 상기 각 부하 장치의 부하가 모두 감소할 때 상기 제1 스위치 내지 제4 스위치(SW1~SW4)를 턴-오프시킴으로써 상기 각 부하 장치를 제거할 수 있다. First, when the control unit 104 stops the fuel cell system (S31), the control unit 104 determines whether or not the load devices of the fuel cell system (for example, the power conversion unit 103, the load devices 106 and 107) The load is reduced step by step (S32). For example, the control section 104 controls the power conversion section 103 (for example, the power conversion section 103, the load devices 106 and 107, etc.) according to the fuel condition of each load device ), The load of the load devices 106 and 107 is reduced step by step. Here, the control unit 104 may turn off the first to fourth switches SW1 to SW4 when the loads of the load devices are all reduced, thereby removing the load devices.

상기 제어부(104)는 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지(102)에 인가되는 연료를 감소시킨다(S33). 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 전력 변환부(103)의 부하를 감소시킨 후 상기 연료 전지(102)에 공급되는 연료를 감소시키고, 상기 부하 장치(106, 107)의 부하를 감소시킨 후 상기 연료 전지(102)에 공급되는 연료를 추가로 감소시킴으로써, 상기 연료 전지(102)에 공급되는 연료를 천천히 감소시킨다. The control unit 104 reduces the fuel applied to the fuel cell 102 every time the loads of the load devices are reduced (S33). For example, the control unit 104 may reduce the fuel supplied to the fuel cell 102 after reducing the load of the power conversion unit 103, reduce the load of the load devices 106 and 107 The amount of fuel supplied to the fuel cell 102 is further reduced, thereby reducing the amount of fuel supplied to the fuel cell 102 slowly.

상기 제어부(104)는 상기 연료를 감소시킨 후 연료 전지 스택(또는 연료 전지)의 온도를 검출하고, 그 검출된 온도가 안정적인 온도(예를 들면, 미리설정된 기준 온도) 이하인지를 판단한다(S34). 예를 들면, 상기 제어부(104)는 상기 연료를 감소시킨 후 온도 검출부(도시되지 않음)를 통해 상기 연료 전지 스택의 온도를 실시간 검출하고, 그 검출된 온도가 안정적인 온도(예를 들면, 미리설정된 기준 온도) 이하인지를 판단한다. 상기 미리설정된 기준 온도는 설계자의 의도 또는 연료 전지 타입에 따라 변경될 수 있다.The control unit 104 detects the temperature of the fuel cell stack (or the fuel cell) after reducing the fuel, and determines whether the detected temperature is lower than a stable temperature (for example, a preset reference temperature) (S34 ). For example, the control unit 104 may detect the temperature of the fuel cell stack in real time through a temperature detection unit (not shown) after reducing the fuel, and if the detected temperature is stable (for example, Reference temperature). The predetermined reference temperature may be changed according to the designer's intention or the fuel cell type.

상기 제어부(104)는 상기 연료 전지 스택(또는 연료 전지)의 온도가 상기 미리설정된 기준 온도 이하가 되면, 상기 주변 장치(105)를 통해 상기 연료 전지 스택에 열을 공급함으로써 상기 연료 전지 스택의 온도를 상기 미리설정된 기준 온도로 유지할 수 있다(S35).When the temperature of the fuel cell stack (or the fuel cell) falls below the predetermined reference temperature, the controller 104 controls the temperature of the fuel cell stack by supplying heat to the fuel cell stack through the peripheral device 105 To the predetermined reference temperature (S35).

상기 제어부(104)는 상기 연료 전지 시스템의 부하(예를 들면, 전력 변환부(103), 부하 장치(106, 107) 등의 부하)가 모두 제거되었는지를 판단하고(S36), 상기 연료 전지 시스템의 부하(예를 들면, 전력 변환부(103), 부하 장치(106, 107) 등의 부하)가 모두 제거되면 상기 연료 전지 시스템을 상온까지 천천히 냉각시킴으로써, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킨다(S37).The control unit 104 determines whether the loads of the fuel cell system (for example, loads such as the power conversion unit 103 and the load devices 106 and 107) are all removed (S36) The fuel cell system is stopped by slowly cooling the fuel cell system to room temperature when all loads (e.g., loads of the power conversion unit 103, load devices 106 and 107) are removed (S37) .

따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 단계별로 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시켜 상기 연료 전지 시스템을 정지시킴으로써, 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. Therefore, the power supply control apparatus and method of the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention reduces stepwise the load of the load devices of the fuel cell system when the fuel cell system is stopped, The fuel supplied to the fuel cell is reduced each time the load of the fuel cell system is reduced to stop the fuel cell system, whereby the stability and damage of the fuel cell system can be minimized.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 계통에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. As described above, the power supply control apparatus and method of the fuel cell system according to the embodiments of the present invention can reduce the power consumption of the fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through the load device when an abnormality occurs in the power system. Thereby securing stability and minimizing damage.

본 발명의 실시예들에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 전력 변환부에 이상이 발생할 때 연료 전지 시스템에서 발생한 전력을 부하 장치를 통해 소비시킴으로써 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. The power supply control apparatus and method of a fuel cell system according to embodiments of the present invention are designed to conserve power and damage of a fuel cell system by consuming power generated in the fuel cell system through a load device when an abnormality occurs in the power conversion unit Can be minimized.

본 발명의 실시예들에 따른 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치 및 그 방법은, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 단계별로 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시켜 상기 연료 전지 시스템을 정지시킴으로써, 연료 전지 시스템의 안정성 확보 및 피해를 최소화할 수 있다. An apparatus and method for controlling a power supply of a fuel cell system according to embodiments of the present invention include a step of decreasing a load of load devices of the fuel cell system in a stepwise manner when the fuel cell system is stopped, The fuel supplied to the fuel cell is reduced each time the fuel cell system is reduced, thereby stopping the fuel cell system. Thus, the stability and damage of the fuel cell system can be minimized.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

101: 연료 공급부 102: 연료 전지
103: 전력 변환부 104: 제어부
105: 주변 장치(BOP) 106: DC 부하 장치
107: AC 부하 장치101: fuel supply unit 102: fuel cell
103: power conversion unit 104:
105: peripheral device (BOP) 106: DC load device
107: AC load device

Claims (10)

직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 전력 계통 사이에 연결된 주변장치를 포함하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치에 있어서,
상기 연료 전지에 연결되고, 상기 직류 전원을 교류 전원(AC)으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 전력 변환부와;
상기 전력 변환부에 연결된 부하 장치와;
상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.1. A power control apparatus for a fuel cell system including a fuel cell for generating a direct current (DC) power supply, and a peripheral device connected between the fuel cell and a power system,
A power converter connected to the fuel cell for converting the direct current power into an alternating current power and applying the converted alternating power to the power system;
A load device connected to the power conversion unit;
The control unit interrupts the connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system, and supplies surplus power excluding power required for operation of the fuel cell system among the power generated in the fuel cell to the load device And a control unit
Wherein the control unit reduces the load of the load devices of the fuel cell system when the fuel cell system is stopped and reduces the fuel supplied to the fuel cell every time the load of the load devices is reduced A power control device for a fuel cell system. 제1항에 있어서, 상기 부하 장치는,
상기 전력 변환부에 연결되고, 상기 직류 전원을 소비하는 DC 부하 장치와;
상기 전력 변환부에 연결되고, 상기 교류 전원을 소비하는 AC 부하 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.The apparatus according to claim 1,
A DC load device connected to the power conversion unit and consuming the DC power;
And an AC load device connected to the power conversion unit and consuming the AC power. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하고, 상기 연료 전지에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가하거나, 상기 잉여 직류 전원을 상기 전력 변환부를 통해 교류 전원으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 AC 부하 장치에 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.3. The apparatus of claim 2,
And a control unit that stops the connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system and controls the surplus DC power source other than the DC power source required for the operation of the fuel cell system among the DC power sources generated in the fuel cell, Wherein the control unit applies the alternating current power to the load device or converts the surplus direct current power to the alternating current power through the power conversion unit and applies the converted alternating power to the AC load unit. 제3항에 있어서,
상기 전력 계통과 상기 전력 변환부 사이에 연결된 제1 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 제1 스위치를 턴-오프함으로써 상기 전력 계통에 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.The method of claim 3,
Further comprising a first switch connected between the power system and the power conversion unit, wherein the control unit cuts off power supplied to the power system by turning off the first switch when an abnormality occurs in the power system Wherein the fuel cell system is a power supply control device for a fuel cell system. 제4항에 있어서,
상기 연료 전지와 상기 DC 부하 장치 사이에 연결된 제2 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제2 스위치를 턴-온함으로써, 상기 연료 전지에서 발생한 직류 전원중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 직류 전원을 제외한 잉여 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.5. The method of claim 4,
Further comprising a second switch connected between the fuel cell and the DC load device, wherein the controller turns on the second switch to turn on the DC power required for operation of the fuel cell system among the DC power generated in the fuel cell And a surplus DC power source other than the power source is applied to the DC load device. 제5항에 있어서, 상기 전력 변환부와 상기 AC 부하 장치 사이에 연결된 제3 스위치를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제3 스위치를 턴-온함으로써 상기 전력 변환부에 의해 변환된 상기 잉여 교류 전원을 상기 AC 부하 장치에 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치. The AC power supply according to claim 5, further comprising a third switch connected between the power conversion unit and the AC load device, wherein the control unit turns on the third switch to turn on the surplus AC power Is applied to the AC load device. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전력 변환부에 이상이 발생할 때, 상기 전력 변환부에 인가되는 직류 전원을 차단하고, 상기 제2 스위치를 턴-온함으로써 상기 직류 전원을 상기 DC 부하 장치에 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치.6. The apparatus of claim 5,
Wherein when the abnormality occurs in the power conversion unit, the DC power supply unit applies a DC power supply to the DC load device by turning off the DC power supply to the power conversion unit and turning on the second switch. Power supply control device. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시킬 때 상기 연료 전지의 온도가 미리설정된 기준 온도 이하일 때, 상기 주변장치를 통해 상기 연료 전지에 열을 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 장치. The apparatus of claim 1,
Wherein when the temperature of the fuel cell is lower than a predetermined reference temperature when the fuel supplied to the fuel cell is reduced, heat is applied to the fuel cell through the peripheral device. 직류 전원(DC)을 발생하는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 전력 계통 사이에 연결된 주변장치와, 상기 연료 전지에 연결된 전력 변환부를 포함하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법에 있어서,
상기 전력 변환부에 부하 장치를 연결하는 단계와;
상기 직류 전원을 상기 전력 변환부를 통해 교류 전원(AC)으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전원을 상기 전력 계통에 인가하는 단계와;
상기 전력 계통에 이상이 발생할 때 상기 전력 계통과 상기 전력 변환부와의 연결을 차단하는 단계와;
상기 연료 전지에서 발생한 전력중 상기 연료 전지 시스템의 운전에 요구되는 전력을 제외한 잉여 전력을 상기 부하 장치에 인가하는 단계와;
상기 연료 전지 시스템을 정지시킬 때, 상기 연료 전지 시스템의 부하 장치들의 부하를 감소시키고, 상기 부하 장치들의 부하가 감소될 때마다 상기 연료 전지에 공급되는 연료를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 전원 제어 방법. A power control method for a fuel cell system including a fuel cell for generating a DC power source, a peripheral device connected between the fuel cell and a power system, and a power converter connected to the fuel cell,
Connecting a load device to the power conversion unit;
Converting the direct current power into an alternating current power (AC) through the power converting unit and applying the converted alternating power to the power system;
Blocking a connection between the power system and the power conversion unit when an abnormality occurs in the power system;
Applying a surplus power to the load device, excluding power required for operation of the fuel cell system, among power generated in the fuel cell;
Reducing the load of the load devices of the fuel cell system when the fuel cell system is stopped and reducing the fuel supplied to the fuel cell every time the load of the load devices is reduced A method of controlling power of a fuel cell system.
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KR102564108B1 (en) * 2021-07-06 2023-08-09 (주)테크윈 A power management system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006067757A (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Sanyo Electric Co Ltd Power generation system
JP2008022650A (en) * 2006-07-13 2008-01-31 Univ Of Tsukuba Self-sustained operation assist device and power supply system
JP2009170330A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Panasonic Corp Fuel cell system
KR20110097020A (en) * 2010-02-24 2011-08-31 지에스칼텍스 주식회사 Apparatus and method for controlling fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006067757A (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Sanyo Electric Co Ltd Power generation system
JP2008022650A (en) * 2006-07-13 2008-01-31 Univ Of Tsukuba Self-sustained operation assist device and power supply system
JP2009170330A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Panasonic Corp Fuel cell system
KR20110097020A (en) * 2010-02-24 2011-08-31 지에스칼텍스 주식회사 Apparatus and method for controlling fuel cell system

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