KR100922537B1 - 신재생 에너지의 전력 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신재생 에너지의 생산량 크기에 관계없이 신재생 에너지의 전력 변환을 경제적이고 효율적으로 실행할 수 있도록 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템에 관한 것이다.

이 신재생 에너지의 전력 관리 시스템은 n개(n은 자연수)의 신재생 에너지원; 상기 신재생 에너지원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 n+k(k는 자연수)개의 전력 변환기; 상기 신재생 에너지원의 출력부 각각에 접속된 n개의 제1 라인부, 상기 전력 변환기의 입력부 각각에 접속되고 상기 제1 라인부들과 교차되는 n+k개의 제2 라인부, 및 상기 제1 라인부들과 상기 제2 라인부들의 교차부에 형성된 n×(n+k)개의 스위치부를 구비하는 전력 관리부; 및 상기 스위치들의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

신재생 에너지의 전력 관리 시스템{POWER MANAGEMENT SYSTEM OF RENEWABLE ENERGY}

본 발명은 신재생 에너지의 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 신재생 에너지의 생산량 크기에 관계없이 신재생 에너지의 전력 변환을 경제적이고 효율적으로 실행할 수 있도록 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템에 관한 것이다.

최근, 에너지 자원 확보와 지구 온난화 극복 등을 위하여 신재생 에너지의 개발 및 활용이 활발히 진행되고 있다.

신재생 에너지의 종류에는 태양광, 태양열, 풍력, 연료전지 등이 있다.

이러한 신재생 에너지들은 개별 전력으로 직접 사용되기도 하지만, 판매 과정을 거쳐 계통망으로 공급되기도 한다.

계통망에서 사용되는 계통 전압은 교류 전압이지만, 신재생 에너지들은 직류 전압으로 개발되는 경우가 많다. 따라서, 직류 전압으로 개발된 신재생 에너지들을 계통망으로 공급하기 위해서는 이 신재생 에너지들을 교류 전압 형태로 반드시 변환해야만 한다. 또한, 신재생 에너지들이 개별 전력으로 직접 사용될 때에도 필요에 따라 직류 전압을 교류 전압으로 변환해야 하는 경우가 있다.

도 1은 신재생 에너지의 직류 전압을 교류 전압의 계통 전압으로 변환하기 위한 전력 변환 시스템의 기본 단위를 나타내는 도면으로, 신재생 에너지원(10), 전력 변환기(20) 및 계통망(30)을 도시하고 있다.

신재생 에너지원(10)은 신재생 에너지로부터 직류 전압을 발생하고, 전력 변환기(20)는 신재생 에너지원(10)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 계통망(30)으로 공급한다.

이러한, 종래의 신재생 에너지 전력 변환 시스템에서 신재생 에너지원(10)과 전력 변환기(20)는 그 개수가 일치하도록 구성되며, 서로 1:1로 연결되어 구동된다. 따라서, 종래 신재생 에너지의 전력 변환 시스템에서는 신재생 에너지원(10)으로부터의 직류 출력 전압 크기, 즉 신재생 에너지의 생산량이 감소하면, 전력 변환기(20)를 통해 교류로 출력되는 전압의 크기 또한 감소하게 되고, 신재생 에너지의 생산량 크기가 증가하면, 교류 출력 전압도 증가하게 된다. 이로 인해, 종래의 전력 변환 시스템에서는 신재생 에너지의 생산량이 급증하여 전력 변환기(20)의 정격 범위에 포함되지 않는 경우에는 전력 변환 시스템의 구동을 중단해야 함으로써, 신재생 에너지가 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 전력 변환 시스템에서는 신재생 에너지의 생산량이 전력 변환기(20)의 정격 범위에 못 미쳐 경제적인 발전이 불가능한 경우, 신재생 에너지 발전을 지속적으로 유지하기 위하여 시스템의 운전을 중단하지 않고 전력 변환기(20)를 계속 구동시키기 때문에 전력 변환기(20)의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 신재생 에너지의 생산량 크기에 관계없이 신재생 에너지의 전력 변환을 경제적이고 효율적으로 실행할 수 있도록 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 신재생 에너지의 전력 관리 시스템은 n개(n은 자연수)의 신재생 에너지원; 상기 신재생 에너지원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하도록 구성된 n+k(k는 자연수)개의 전력 변환기; 상기 신재생 에너지원의 출력부 각각에 접속된 n개의 제1 라인부, 상기 전력 변환기의 입력부 각각에 접속되고 상기 제1 라인부들과 교차되는 n+k개의 제2 라인부, 및 상기 제1 라인부들과 상기 제2 라인부들의 교차부에 형성된 n×(n+k)개의 스위치부를 구비하는 전력 관리부; 및 상기 스위치들의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제1 라인부는 상기 신재생 에너지원의 출력부에 접속된 출력라인을 포함하고, 상기 제2 라인부는 상기 전력 변환기의 입력부에 접속된 입력라인을 포함하고, 상기 스위치부는 상기 출력라인과 상기 입력라인의 교차부에 형성된 스위치를 포함한다.

상기 제1 라인부는 상기 신재생 에너지원 출력부의 양극에 접속된 (+)출력라 인; 및 상기 신재생 에너지원 출력부의 음극에 접속된 (-)출력라인을 포함한다.

상기 제2 라인부는 상기 전력 변환기 입력부의 양극에 접속된 (+)입력라인; 및 상기 전력 변환기 입력부의 음극에 접속된 (-)입력라인을 포함한다.

상기 스위치부는 상기 (+)출력라인들과 상기 (+)입력라인들의 교차부에 형성된 제1 스위치; 및 상기 (-)출력라인들과 상기 (-)입력라인들의 교차부에 형성된 제2 스위치를 포함한다.

상기 제어부는 유선 통신, 무선 통신 및 광 통신 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 스위치부들의 고유 주소와 온/오프 명령을 포함하는 통신 데이터를 상기 전력 관리부로 전송한다.

상기 제어부는 온/오프 명령을 상기 스위치부들로 직접 전송한다.

상기 제어부는 상기 신재생 에너지원들과 상기 전력 변환기들이 1:1로 접속되도록 상기 스위치부들을 제어한다.

상기 제어부는 상기 신재생 에너지원들 중 i(자연수)개의 신재생 에너지원과 상기 전력 변환기들 중 j(i≠j인 자연수)개의 신재생 에너지원이 서로 접속되도록 상기 스위치부들을 제어한다.

상기 스위치부는 무접점 스위치 또는 유접점 스위치를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템에서는 신재생 에너지원과 전력 변환기의 접속이 매트릭스 형태로 배치되는 스위치부에 의해 제어되기 때문에 간편 한 스위칭을 통해 원하는 신재생 에너지원과 원하는 전력 변환기의 접속을 제어할 수 있다. 따라서, 신재생 에너지 생산량이 적은 경우 전력 변환기에 신재생 에너지원들을 병렬 접속시키고, 신재생 에너지 생산량이 많은 신재생 에너지원에 대해 전력 변환기들을 협력 운전시킬 수 있어 신재생 에너지의 생산량 크기에 관계없이 신재생 에너지의 전력 변환을 경제적이고 효율적으로 실행할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 병렬 운전을 통해 전력 변환기의 평균 운전 시간이 줄어들어 전력 변환기의 수명이 증가하며, 전력 관리 시스템을 구동하는 중에도 전력 변환기를 보수 또는 교체하거나 전력 변환기의 성능을 평가할 수 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 신재생 에너지의 전력 관리 시스템을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 신재생 에너지의 전력 관리 시스템은 신재생 에너지부(100), 전력 관리부(200), 제어부(300), 및 전력 변환부(400)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템을 통해 발생된 전력은 계통망(500)에 공급될 수 있으며, 개별 전력으로도 사용 가능하다.

신재생 에너지부(100)는 n(n은 자연수)개의 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)을 포함한다. 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)들은 태양광, 태양열, 풍력, 연료전지 등을 이용하여 직류 전압을 발생한다.

전력 변환부(400)는 n+k(k는 자연수)개의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})를 포함한다. 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})들은 신재생 에너지부(100)에서 생성된 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 각 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})는 최대 전력점 추적(Maximum Power Point Tracking : 이하 "MPPT"라 함) 제어기와 주입 전류 제어기를 포함하여 전력의 변환을 수행한다.

전력 관리부(200)는 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)의 출력부 각각에 접속된 n개의 제1 라인부(210), 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 입력부 각각에 접속된 n+k개의 제2 라인부(220), 및 제1 라인부(210)들과 제2 라인부(220)들의 교차부에 형성된 n×(n+k)개의 스위치부(230)를 구비한다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는 종래에 비해 k개의 전력 변환기(P_{n +k})가 여유분으로 더 포함되고, 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)과 전력 변환기(P₁ 내지 P_n+k)의 접속을 제어하는 스위치부(230)들이 매트릭스 형태로 배치된다.

제1 라인부(210) 및 제2 라인부(220)는 적어도 하나의 라인을 포함하고, 스 위치부(230)는 제1 및 제2 라인부(210, 220)에 포함된 라인으로 인해 발생되는 교차부 개수만큼의 스위치를 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 라인부(210, 220)가 각각 1개의 라인을 포함하는 경우 스위치부(230)에 발생하는 교차부는 1개가 되므로 스위치부(230)는 1개의 스위치를 포함하고, 제1 및 제2 라인부(210, 220)가 각각 2개의 라인을 포함하는 경우 스위치부(230)는 2개의 스위치를 포함한다.

도 2에서는 계통 전압을 그라운드에 접속시키지 않는 비절연형 방식의 계통망(500)에 이용되는 전력 관리 시스템을 실시 예로서 도시하고 있다. 따라서, 제1 라인부(210)는 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n) 출력부의 양극에 접속된 (+)출력라인(211)과 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n) 출력부의 음극에 접속된 (-)출력라인(212)을 포함한다. 또한, 제2 라인부(220)는 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k}) 입력부의 양극에 접속된 (+)입력라인(221)과 전력 변환기(P₁ 내지 P_n+k) 입력부의 음극에 접속된 (-)입력라인(222)을 포함한다. 이에 따라, 스위치부(230)는 (+)출력라인(211)과 (+)입력라인(221)의 교차부에 형성된 제1 스위치(231), 및 (-)출력라인(212)과 (-)입력라인(222)의 교차부에 형성된 제2 스위치(232)를 포함한다.

반면, 도시되지는 않았지만 계통망(500)에서 계통의 한 선을 그라운드에 접지시키는 경우에는 (+)라인과 (-)라인이 별도로 필요하지 않기 때문에, 이 경우 제1 라인부(210)은 하나의 출력라인만을 포함하고, 제2 라인부(220)도 하나의 입력라인만을 포함한다. 따라서, 스위치부(230)는 출력라인과 입력라인의 교차부에 형성된 하나의 스위치를 포함하게 된다.

스위치로는 모터 구동 또는 수동 조작 가능한 유접점 스위치나 SCR(Silicon Controlled Rectifier : 실리콘 제어 정류기) 스위치 등의 정지 전력형 무접점 스위치가 이용될 수 있다. 이 중 SCR 스위치는 과전류 내량이 크고 신뢰성이 높으며 전압강하가 작은 장점이 있다. SCR 스위치는 펄스 형태의 작은 전류 자극을 공급받으면 턴-온되고, SCR 스위치에 흐르는 전류가 0이 되면 턴-오프된다. 따라서, SCR 스위치를 이용하는 경우, 턴-온을 원하는 시점에 펄스 형태의 작은 전류 자극을 게이트 신호로 공급함으로써 SCR 스위치를 턴-온시킨다. SCR 스위치의 턴-오프를 원하는 경우 게이트 신호의 공급을 중단하고 그 SCR 스위치와 접속된 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 직류 입력 전압의 크기를 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)에서 허용 가능한 전압 크기 이상으로 상승시킨다. 이로 인해 전류원인 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)에서는 더이상 전류가 흐르지 않게 됨에 따라, 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)으로부터의 출력 전압이 0이 되기 때문에 SCR 스위치에도 전류가 공급되지 않아 SCR 스위치가 턴-오프된다.

제어부(300)는 컴퓨터를 이용하여 신재생 에너지의 생산량에 따른 스위치부(230)의 온/오프 명령을 전력 관리부(200)에 공급한다. 또한, 제어부(300)는 신재생 에너지의 생산량을 비롯하여 전력 관리 시스템에서 발생 및 이용되는 전압들을 지속적으로 체크하여 저장하고, 전력 관리 시스템의 운전 자료를 날짜별, 월별, 연도별 등으로 분석하며, 각 장치들의 운전 성능을 평가한다.

제어부(300)는 스위치부(230)의 온/오프 명령을 스위치부(230)들로 직접 전 송할 수도 있고, 통신망을 통해 전송할 수도 있다. 통신망을 통해 전송되는 통신 데이터에는 스위치부(230)들의 고유 주소와 온/오프 명령이 포함되어 원하는 위치에 있는 스위치부(230)들의 온/오프 제어가 가능하다. 통신 방식으로는 유선 통신, 무선 통신 및 광 통신 방식 등이 있다. 제어부(300)는 자동 명령을 통해 스위치부(230)들의 스위칭을 제어함과 아울러 비상시에는 수동으로도 스위치부(230)들의 스위칭을 제어할 수 있도록 한다.

이와 같은 방법을 통해 제어부(300)는 전력 관리부(200)에 매트릭스 형태로 배치된 스위치부(230)들의 구동을 제어함으로써 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)과 전력 변환부(P₁ 내지 P_{n +k})의 접속을 원하는 상태로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)의 제어에 의해 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)과 전력 변환부(P₁ 내지 P_{n +k})가 1:1로 접속되도록 스위치부(230)들의 온/오프를 설정할 수도 있고, i(자연수):j(i≠j인 자연수)로 접속되도록 설정할 수도 있다.

도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 제어부(300)에 의한 다양한 구동 예들이 도 3 내지 도 7에 간략하게 도시되어 있다.

먼저, 도 3은 개별 운전을 나타내는 도면이다. 개별 운전은 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n) 각각의 출력 전력이 할당된 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 정격 범위 내에 포함되는 경우의 운전 방법으로, 일반적인 운전 방법이라 할 수 있다. 즉, 종래와 마찬가지로 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)과 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})가 1:1로 접속되도록 스위치부(230)가 제어된다. 따라서, 이 경우 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})들 중에서 여분의 k개는 구동되지 않게 되며, 각 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)에서 출력된 직류 전압은 각 전력 변환기(P₁ 내지 P_n+k)의 독립적인 MPPT 제어기와 주입 전류 제어기에 의해 전력 변환이 이루어진다.

도 4는 병렬 운전을 나타내는 도면이다. 병렬 운전은 신재생 에너지의 생산량이 감소하는 경우의 운전 방법으로, 2개 이상의 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)을 병렬 접속하여 병렬 접속된 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)의 개수보다 작은 개수의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 접속시키는 방법이다. 예를 들어, 신재생 에너지의 생산량이 정상 생산량의 절반으로 감소하는 경우, 도 4에서처럼 생산량이 감소한 신재생 에너지원들(E₁, E₂)과 전력 변환기(P₁)가 2:1로 접속되도록 스위치부(230)가 제어된다. 신재생 에너지의 생산량이 정상 생산량의 절반 이상이더라도 정상 생산량에 못 미치는 경우, 특성이 유사한 3개의 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)이 2개의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 접속되도록 스위치부(230)를 제어할 수 있다. 병렬 운전의 경우, 동일한 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 공통으로 접속된 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)들은 공통의 MPPT 제어기 및 주입 전류 제어기에 의해 전력 변환이 이루어진다.

SCR 스위치를 사용하는 병렬 운전에서, 제어부(300)의 SCR 스위치 턴-오프 방법에 대해 설명하면, 먼저 제어부(300)는 SCR 스위치에 공급되는 게이트 신호를 모두 차단한다. 그리고, 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 직류 입력 전압 크기를 점차 상승시킴으로써 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)으로부터의 출력 전류를 감소시킨다. 이때, 1개의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 공통으로 접속된 신재생 에너지원들(E₁ 내지 E_n) 중 발생 에너지가 적은 쪽의 SCR 스위치가 먼저 턴-오프된다. SCR 스위치의 턴-오프에 의해 분리된 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)은 다른 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 재배치되어 사용될 수 있다. 이후, 나머지 SCR 스위치도 턴-오프시키려면 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 직류 입력 전압 크기를 더욱 상승시킨다.

이와 같은 병렬 운전을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템에서는 신재생 에너지의 생산량이 감소하는 경우에도 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)을 병렬로 연결함으로써 경제적인 발전이 가능하며, 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 평균 운전시간을 줄여 그 수명을 증가시키는 장점이 있다.

도 5는 협력 운전을 나타내는 도면이다. 협력 운전은 신재생 에너지의 생산량이 증가하여 전력 변환기의 정격 범위를 초과하는 경우의 운전 방법으로, 1개 이상의 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)을 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)의 개수보다 많은 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})에 배치시키는 방법이다. 이러한 협력 운전을 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 시스템에서는 k개의 전력 변환기(P_{n +k})를 더 구비한다. 협력 운전의 경우, 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)에서 발생된 전력은 그룹지어진 다수개의 전력 변환기(P₁ 내지 P_n+k)에 그룹으로 배치되어 각 그룹의 공통 MPPT 제어기 및 주입 전류 제어기에 의해 전력 변환이 이루어진다. 이때, 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)의 총 전력 생산량이 전력 관리 시스템에 설치된 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 총 정격 용량을 초과하는 경우에는 초과되는 전력 생산량에 해당되는 만큼의 전력을 생산하는 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)의 동작을 중지시킨다.

이와 같은 협력 운전을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템에서는 신재생 에너지의 생산량이 급증하는 경우에도 다수개 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 협력 운전을 통해 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)으로부터의 출력 전압을 변환시킴으로써 지속적인 전력 생산이 가능하다.

도 6은 보수 운전을 나타내는 도면이다. 보수 운전은 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k}) 중 일부가 고장나 보수하거나 교체해야되는 경우의 운전 방법으로, 도 6에서처럼 문제가 발생된 전력 변환기(P₂)에 접속된 신재생 에너지원(E₂)을, 문제 발생 전력 변환기(P₂)에 대한 보수나 교체 작업이 이루어지는 시간 동안 여유분의 전력 변환기(P_{n +k})에 접속시키는 방법이다. 따라서, 이러한 보수 운전은 전력 관리 시스 템의 전력 발전 중에도 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 보수 및 교체가 가능하도록 한다.

도 7은 평가 운전을 나타내는 도면이다. 평가 운전은 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 성능을 평가하기 위한 운전 방법으로, 평가 대상인 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})와 여유분의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})의 성능을 비교하는 방법이다. 평가 운전의 종류에는 두 가지 방법이 있다. 먼저 첫 번째 방법은 도 7에서처럼 성능을 평가하고자 하는 전력 변환기(P₂)와 여유분의 전력 변환기(P_{n +k})를 협력 운전하는 방법이다. 즉, 동일한 신재생 에너지원(E₂)에 평가 대상 전력 변환기(P₂)와 여유분 전력 변환기(P_{n +k})를 공통으로 접속시킨 후 두 전력 변환기(P₂, P_{n +k})의 입력 전압과 출력 전압을 서로 비교함으로써 성능의 차이를 검사한다. 두 번째 방법은 동일한 신재생 에너지원(E₁ 내지 E_n)에 성능을 평가하고자 하는 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})와 여유분의 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})를 교대로 접속시켜 입력 전압과 출력 전압을 서로 비교함으로써 성능의 차이를 검사하는 방법이다. 이 두 가지 검사를 통해 성능의 차이가 설정된 정상 범위에 적합하지 않으면 문제가 발생된 것으로 파악되는 전력 변환기(P₁ 내지 P_{n +k})를 정밀 검사하여 보수하거나 교체한다. 성능 평가에 있어서, 이 방법들은 각각 한 방법만 적용되어 사용될 수도 있고, 일정한 순서에 따라 두 가지 방법 모두 사용될 수도 있다. 이러한 평가 운전은 전력 발전을 지속적으 로 유지하면서도 실시가 가능하기 때문에 신재생 에너지원의 운전 효율을 높일 수 있게 된다.

이와 같이, 신재생 에너지원과 전력 변환기의 접속이 매트릭스 형태의 스위치부에 의해 제어되는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템에서는 간편한 스위칭을 통해 신재생 에너지의 생산량 크기에 관계없이 신재생 에너지의 전력 변환을 경제적이고 효율적으로 실행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 병렬 운전을 통해 전력 변환기의 평균 운전 시간을 줄여 전력 변환기의 수명을 증가시킬 수 있으며, 전력 관리 시스템의 운전 중에도 전력 변환기의 보수, 교체 및 성능 평가가 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 전력 변환 시스템을 간략하게 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템을 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 개별 운전을 나타내는 도면.

도 4는 도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 병렬 운전을 나타내는 도면.

도 5는 도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 협력 운전을 나타내는 도면.

도 6은 도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 보수 운전을 나타내는 도면.

도 7은 도 2에 도시된 전력 관리 시스템의 평가 운전을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 신재생 에너지원 20 : 전력 변환기

30, 500 : 계통망 100 : 신재생 에너지부

200 : 전력 관리부 210 : 제1 라인부

211 : (+)출력라인 212 : (-)출력라인

220 : 제2 라인부 221 : (+)입력라인

222 : (-)입력라인 230 : 스위치부

231 : 제1 스위치 232 : 제2 스위치

300 : 제어부 400 : 전력 변환부

Claims (10)

1. n개(n은 자연수)의 신재생 에너지원;

   상기 신재생 에너지원으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하도록 구성된 n+k(k는 자연수)개의 전력 변환기;

   상기 신재생 에너지원의 출력부 각각에 접속된 n개의 제1 라인부, 상기 전력 변환기의 입력부 각각에 접속되고 상기 제1 라인부들과 교차되는 n+k개의 제2 라인부, 및 상기 제1 라인부들과 상기 제2 라인부들의 교차부에 형성된 n×(n+k)개의 스위치부를 구비하는 전력 관리부; 및

   상기 스위치들의 구동을 제어하는 제어부

   를 포함하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 라인부는 상기 신재생 에너지원의 출력부에 접속된 출력라인을 포함하고,

   상기 제2 라인부는 상기 전력 변환기의 입력부에 접속된 입력라인을 포함하고,

   상기 스위치부는 상기 출력라인과 상기 입력라인의 교차부에 형성된 스위치를 포함하는

   신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 라인부는,

   상기 신재생 에너지원 출력부의 양극에 접속된 (+)출력라인; 및

   상기 신재생 에너지원 출력부의 음극에 접속된 (-)출력라인

   을 포함하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
4. 제3 항에 있어서, 상기 제2 라인부는,

   상기 전력 변환기 입력부의 양극에 접속된 (+)입력라인; 및

   상기 전력 변환기 입력부의 음극에 접속된 (-)입력라인

   을 포함하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
5. 제4 항에 있어서, 상기 스위치부는,

   상기 (+)출력라인들과 상기 (+)입력라인들의 교차부에 형성된 제1 스위치; 및

   상기 (-)출력라인들과 상기 (-)입력라인들의 교차부에 형성된 제2 스위치

   를 포함하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부는 유선 통신, 무선 통신 및 광 통신 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 상기 스위치부들의 고유 주소와 온/오프 명령을 포함하는 통신 데이터 를 상기 전력 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부는 온/오프 명령을 상기 스위치부들로 직접 전송하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
8. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 신재생 에너지원들과 상기 전력 변환기들이 1:1로 접속되도록 상기 스위치부들을 제어하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
9. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 신재생 에너지원들 중 i(자연수)개의 신재생 에너지원과 상기 전력 변환기들 중 j(i≠j인 자연수)개의 신재생 에너지원이 서로 접속되도록 상기 스위치부들을 제어하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지의 전력 관리 시스템.
10. 제1 항에 있어서,

    상기 스위치부는 무접점 스위치 또는 유접점 스위치를 포함하는 신재생 에너 지의 전력 관리 시스템.

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