KR101394712B1 - 배터리 수명 연장을 위한 단상 bess 전력 변환 장치 및 그 전원공급방법 - Google Patents
배터리 수명 연장을 위한 단상 bess 전력 변환 장치 및 그 전원공급방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따르면, 배터리 셀에 부스트 컨버터와 바이패스 스위치를 구성하여 배터리를 충전하는 충전 운전 모드에서 바이패스 스위치(SWDC)는 오프시키고 부스트 컨버터를 동작시켜 높은 충전전압을 확보하면서 배터리 충전 전압/전류를 리플이 없이 안정적으로 배터리에 공급함으로써 배터리의 수명을 연장할 수 있다.
Description
이러한 ESS 장치를 이용하는 선행 기술 문헌으로 한국등록특허문헌 제10-1020789호(2011.03.09; 무정전 기능을 가진 계통연계형 하이브리드 태양광 발전 시스템)에는 이에 언급된 것과 같이 단순히 무정전 기능을 갖는 태양광 발전 시스템에 대한 내용이 기술되어 있다.
도 2는 일반적인 BESS용 배터리의 충방전시 전압 변화를 보여주는 도면.
도 3은 종래에 따른 단상 BESS 시스템의 시뮬레이션 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 단상 BESS 시스템의 시뮬레이션 파형도.
430, 511 --- 부스트 컨버터 440, 512 --- 바이패스 스위치
450, 520 --- PWM 인버터부 460, 530 --- LC 필터부
470, 570 --- 제어부
Claims (10)
- 단상 BESS 전력 변환 장치에 있어서,
배터리 셀부와 연결되어 상기 배터리 셀부의 충전 운전 모드시 상기 배터리 셀부에 충전되는 직류 전압을 승압하여 출력하는 부스트 컨버터와;
상기 배터리 셀부와 직렬 연결되고, 상기 부스트 컨버터와 병렬로 연결되어 상기 배터리 셀부의 방전 운전 모드에서 온으로 스위칭 되어 상기 배터리 셀부에 충전된 직류 전압을 통과시키는 바이패스 스위치와;
상기 바이패스 스위치에서 통과된 직류 전압을 PWM 신호에 대응하여 부하에 전원을 공급하고, 계통 전원으로부터 인가되는 전원을 변환하여 상기 부스트 컨버터에 출력하는 PWM 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 PWM 인버터부는,
직류링크전압의 크기에 대응하여 펄스 신호로 출력하는 스위칭부와;
상기 스위칭부에서 출력되는 전압 펄스 신호를 평활화하여 정현파 신호로 출력하는 LC 필터부와;
상기 스위칭부에서 출력되는 전류를 검출하는 전류 센서부와;
상기 LC 필터부의 출력단 부하전압을 검출하는 전압 센서부와;
상기 전압 센서부에서 검출된 부하전압을 기준 정현파 전압으로 제어하여 출력하는 제어부; 및
상기 제어부에서 출력된 정현파 전압을 입력받고 기 설정된 스위칭 주파수를 갖는 비교 삼각파를 입력받아 상기 스위칭부에 펄스 폭 구동 신호를 출력하는 PWM 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 배터리 셀부는 복수의 배터리 셀들이 직렬 연결되어 있고, 각 배터리 셀마다 배터리 블럭을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀들에는 각 배터리 셀마다 상기 부스트 컨버터와 상기 바이패스 스위치가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 방전 운전 모드에서는 상기 부스트 컨버터가 오프(OFF) 되고 상기 바이패스 스위치가 온(ON)이 되도록 제어하고, 상기 충전 운전 모드에서는 상기 부스트 컨버터가 온(ON) 되고 상기 바이패스 스위치가 오프(OFF) 되도록 제어하는 충전 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치.
- 단상 BESS 전력 변환 장치에 있어서,
배터리 셀부의 충전 운전 모드시 계통 전원으로부터 전압을 공급받아 PWM 신호에 따라 기 설정된 전압으로 승압하는 단계와;
상기 승압된 전압으로 상기 배터리 셀부를 충전하는 단계와;
상기 충전된 배터리 셀부의 방전 운전 모드시 충전된 직류 전압을 바이패스하여 상기 PWM 신호에 대응하여 정현파 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및
상기 정현파 신호로 변환된 전압을 부하에 출력하는 단계를 포함하되,
상기 기 설정된 전압으로 승압하는 단계는 계통 전원 스위치를 온으로 전환하고, 상기 계통 전원을 PWM 인버터부에서 직류 전압으로 변환하여 부스트 컨버터에 의해 직류 전압을 승압하는 것이고, 그리고
상기 배터리 셀부의 상기 방전 운전 모드시 상기 부스트 컨버터가 오프(OFF) 되고 바이패스가 온(ON)이 되어 직류 전압이 바이패스되어 상기 PWM 인버터부로 입력되는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치의 전원공급방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 6항에 있어서,
상기 배터리 셀부는 복수의 배터리 셀들이 직렬로 연결되고, 각 배터리 셀마다 상기 부스트 컨버터와 상기 바이패스 스위치가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치의 전원공급방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀들은 방전 시에 각 바이패스 스위치가 온(on)으로 전환되어 상기 복수의 배터리 셀들이 직렬 접속됨으로써, 상기 PWM 인버터부로 입력되는 직류 전압을 높이는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장을 위한 단상 BESS 전력 변환 장치의 전원공급방법.
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