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KR101605272B1 - 하이브리드 전력 시스템을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

하이브리드 전력 시스템을 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR101605272B1
KR101605272B1 KR1020147001170A KR20147001170A KR101605272B1 KR 101605272 B1 KR101605272 B1 KR 101605272B1 KR 1020147001170 A KR1020147001170 A KR 1020147001170A KR 20147001170 A KR20147001170 A KR 20147001170A KR 101605272 B1 KR101605272 B1 KR 101605272B1
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bus
common
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voltage
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케빈 데니스
마이클 라쉬
더 뱅
Original Assignee
엔싱크, 아이엔씨.
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Abstract

제시된 발명은 전력 시스템에서 다양한 소스들 및 로드들 간의 전력을 제어하는 단순화된 방법을 제공할 수 있다. 전력 생성 소스들은 변환기를 통해 각각 공통 DC 버스에 연결될 수 있다. 변환기는 직류(Direct Current; DC) 버스 상에 존재하는 DC 전압의 레벨에 따라 최대 전송률 또는 감소된 전송률로 DC 버스로 에너지를 선택적으로 이동시킬 수 있다. 적어도 하나의 스토리지 디바이스가 전력 조정기를 통해 가급적으로 공통 DC 버스에 연결될 수 있다. 전력 조정기는 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압 레벨의 함수로서 DC 버스로 또는 DC 버스로부터 에너지를 선택적으로 이동시킬 수 있다. 나아가, 고객 로드 또는 유틸리티 그리드로의 연결에 대한 DC 전압 및 교류(Alternating Current; AC) 전압 간에서 양방향으로 변환하기 위해 역변환기가 제공될 수 있다. 각 전력 변환 디바이스는 모듈식의 및 단순화된 전력 제어 시스템을 제공하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다.

Description

하이브리드 전력 시스템을 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A HYBRID POWER SYSTEM}
발명은 하이브리드(hybrid) 전력 시스템을 제어하는 방법 및 장치에 관련될 수 있다. 구체적으로, 이 발명은 각각이 공통 DC 버스에 연결된, 하나 이상의 전력 생성 소스들(power generating sources), 스토리지 디바이스들(storage devices), 로드들(loads), 유틸리티 그리드(utility grid), 오프 그리드(off grid) 전력 시스템 또는 그것들의 조합 사이의 에너지 이동 및 전력 흐름을 관리할 수 있다.
최근 몇 해에, 에너지에 대한 증가된 수요들 및 화석 연료들의 공급들 및 그것들의 대응하는 오염에 대한 증가된 염려들은 재생가능한(renewable) 에너지 소스들에 대한 증가된 관심으로 이어져 왔다. 가장 흔하고 가장 잘 개발된 재생가능한 에너지 소스들의 두 가지는 광전지(photovoltaic) 에너지 및 풍력 에너지일 수 있다. 다른 재생가능한 에너지 소스들은 연료 전지들(fuel cells), 수력발전 에너지(hydroelectric energy), 조석 에너지(tidal energy) 및 바이오연료(biofuel) 또는 바이오매스(biomass) 발전기들(generators)일 수 있다. 그러나, 전기 에너지를 생성하기 위해 재생가능한 에너지 소스들을 사용하는 것은 새로운 도전들의 집합을 야기할 수 있다.
재생가능한 에너지 소스들을 기존의 교류(Alternating Current; AC) 그리드들에 연결하는 것에 대한 가장 큰 도전들의 하나는, 유틸리티 그리드이든 또는 오프-그리드 시스템이든, 재생가능한 에너지 소스들은 종종 가변적인 에너지의 공급을 제공할 수 있다는 것일 수 있다. 상기의 공급은, 예를 들면, 바람, 운량(could cover) 또는 시각(time of day)에 따라 달라질 수 있다. 더 나아가, 상이한 에너지 소스들은 상이한 타입들의 전기 에너지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 풍력 터빈은 가변적인 전압 및 주파수를 가진 교류(Alternating Current; AC) 에너지를 제공하는 것에 더 적합할 수 있는 반면에 광 전지(photovoltaic cell)는 직류(Direct Current; DC) 에너지를 제공하는 것에 더 적합할 수 있다. 결과적으로, 재생가능한 에너지의 복수의 소스들을 유틸리티 그리드, 독립적인 마이크로 터빈들 및 발전기들 또는 연료 전지들과 같은 다른 발전 시스템들(generating systems)과 조합하여 AC 및/또는 DC 출력을 가진 단일의 시스템으로 하는 것은 이러한 상이한 에너지 소스들의 각각의 통합을 요구할 수 있다.
어떤 재생가능한 소스들에 의해 공급된 에너지의 가변적인 본질은 또한 전력 시스템 내의 에너지 스토리지 디바이스를 통합하는 것을 바람직하게 만들 수 있다. 에너지 스토리지 디바이스는 재생가능한 소스에 의해서 또는, 대신에, 유틸리티 그리드 또는 다른 생성 소스에 의해서 최대의 생산 기간들 동안 충전될 수 있다. 에너지 스토리지 디바이스는 그 다음에 재생가능한 소스가 시스템 내의 로드들에 의해서 요구되는 것보다 적은 에너지를 생성하고 있는 때에는 재생가능한 소스를 보충하기 위해 저장된 에너지를 전달할 수 있다.
재생가능한 에너지의 복수의 소스들을 통합하려는 앞선 시도들은 전형적으로 스토리지 디바이스뿐만 아니라 각 에너지 소스를 그리드에 개별적으로 연결하는 것을 요구할 수 있다. 그리드는 독립형(stand-alone) 그리드 또는 유틸리티 그리드일 수 있다. 생성 소스, 예를 들면 풍력 터빈 또는 광전지 어레이, 또는 로드의 각 제조자는 소스 또는 로드를 그리드에 연결하기 위해 전력 변환기(converter)를 제공할 수 있다. 이러한 접근법은 전형적으로 원하지 않은 두 번의 전력 변환, 우선 생성 소스를 유틸리티 그리드와 호환되는 AC 전압으로 변환 및 그 뒤에 스토리지 디바이스와 호환되는 전압으로 되돌리는 변환을 야기할 수 있다.
덧붙여, 복수의 소스들을 통합하려는 시도들은 각 디바이스들에 의한 에너지 흐름을 관리하는 상위-레벨(high-level) 제어기(controller)를 전형적으로 요구할 수 있다. 제어기는 복수의 통신들 프로토콜들을 관리해야 할 수 있고, 다양한 디바이스들 간의 유효(active) 및 무효(reactive) 전력 제어를 조정해야 할 수 있다. 예를 들어, 그리드-독립적인 시스템에서 병렬적으로 동작하는 복수의 AC 소스들은 희망하는 생성 소스들을 선택, 출력들을 동기화 및/또는 로드들의 균형을 유지하기 위해서 이동(transfer) 스위치들 및 제어 전략(scheme)을 전형적으로 요구할 수 있다. 그러한 통합 시스템들은 전형적으로 각 시스템에 대하여 커스터마이즈된(customized) 복잡한 소프트웨어를 요구할 수 있다. 다른 생성 소스들 또는 로드들을 시스템에 추가하는 것은 통합 소프트웨어 및 커넥션 하드웨어의 추후의 변경을 요구할 수 있다. 따라서, 이러한 복잡한 제어 전략은 미래의 생성 소스들 통합의 유연성 또는 전력 시스템의 다른 변경들을 제한할 수 있다.
전술한 것과 일관되는 그리고 여기에서 구체화되고(embodied) 넓게 서술된 발명에 따라서, 하이브리드 전력 시스템을 제어하는 방법 및 장치는 해당 기술에서 일반적인 기술을 가진 자가 발명을 만들고(make) 사용(use)할 수 있게 하기 위한 적합한 세부사항(detail)으로 서술될 수 있다.
제시된 발명은 전력 시스템 내의 다양한 소스들 및 로드들 사이에서 전력 및 에너지를 제어하는 단순화된 방법을 제공할 수 있다. 전력 생성 소스들은 변환기를 통해 공통 DC 버스에 각각 연결될 수 있다. 변환기는 선택적으로 DC 버스로의 최대 에너지 이동을 전달하거나 또는 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 레벨에 따라 감소된 전송률로 에너지를 이동시킬 수 있다. 적어도 하나의 스토리지 디바이스는 전력 조정기를 통해 공통 DC 버스에 가급적으로(preferably) 연결될 수 있다. 전력 조정기는 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압 레벨의 함수로서 DC 버스로 또는 DC 버스로부터 에너지를 선택적으로 이동시킬 수 있다. DC 투 DC(DC to DC) 변환기는 DC 버스의 DC 전압 레벨과 상이한 전압 레벨로 DC 전압을 로드에 공급하기 위해 제공될 수 있다. 더 나아가, 역변환기는 DC 전압을 고객(customer) 로드 또는 유틸리티 그리드로의 연결을 위한 AC 전압으로 변환하기 위해 제공될 수 있다. 전력 변환 디바이스들의 각각은 어플리케이션 요구사항들에 따라 많은 구성들로 제공될 수 있고 모듈식(modular) 및 단순화된 전력 제어 시스템을 제공하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따라, 전력 변환 디바이스는 각 생성 소스 및 공통 DC 버스 간에서 제공될 수 있다. 각 전력 변환 디바이스는 생성 소스에 의해 생성된 전기 에너지를 다른 소스들 또는 로드들과 독립적인 특정한 생성 소스에 대해 최적화된 제어 알고리즘에 따라 변환할 수 있다. 예를 들어, 최대 전력 점(Maximum Power Point; MPP) 추적(tracking)은, 해당 기술에서 알려진대로, 생성 소스로부터 공통 DC 버스로 최대 전력 또는 에너지 이동을 제공하기 위해 광전지 어레이에 연결된 변환기 상에서 사용될 수 있다. 스토리지 디바이스 및 상기의 스토리지 디바이스를 공통 DC 버스로 연결하는 전력 조정기가 또한 제공될 수 있다. 시스템에 연결된 로드들에 의해 요구된 것을 초과하는 전력이 생성되고 있을 때에는, 스토리지 디바이스는 그것이 최대 용량(capacity)에 도달할 때까지 충전할 수 있다. 로드들에 의한 전력 수요가 시스템에서 생성되고 있는 전력을 초과한다면, 스토리지 디바이스는 추가의 수요를 충족시키기 위해 방전할 수 있다. 전력 조정기는 공급이 수요를 초과하는지 또는 수요가 공급을 초과하는지를 결정하는 지표(indicator)로서 DC 버스 상의 전압 레벨을 감시할 수 있다. 덧붙여, 만약 전력 시스템이 그리드-독립적인 AC 로드를 포함하거나 또는 유틸리티 그리드에 연결된다면, 역변환기가 공통 DC 버스 및 AC 시스템 간에서 제공될 수 있다. 역변환기 제어기는 생성된 전력이 요구된(demanded) 전력을 초과할 때에는 소스들에 의해 생성된 초과된 에너지는 유틸리티 그리드에 공급될 수 있도록 하여 양방향의 전력 흐름을 제공할 수 있다. 유사하게, 소스들에 의해 생성된 전력이 전력 시스템에 의해 요구된 전력을 충족시키는데 실패한 때에는 에너지는 유틸리티 그리드로부터 이동될(drawn) 수 있다.
발명의 또다른 실시예에 따라, 하이브리드 전력 시스템에 대한 제어기는 적어도 하나의 에너지 변환기를 포함할 수 있다. 각 에너지 변환기는 전기 에너지 생성 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있다. 장치는 적어도 하나의 에너지 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다. 에너지 조정기는 에너지 스토리지 디바이스들에 전기적으로 연결될 수 있다. DC 버스는 에너지 변환기들 및 에너지 변환기들의 각각 및 에너지 조정기에 전기적으로 연결될 수 있다. 에너지 조정기는 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 값을 표시하는 제1 전압 신호 및 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값을 갖는 미리 정해진(preset) 범위 내에서 DC 전압을 유지하는 제1 제어 유닛을 포함할 수 있다.
발명의 또다른 측면으로서, 전력 제어기는 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 값을 표시하는 전압 신호 및 DC 전압이 사전결정된 최대 값에 도달하였을 때에는 전기 에너지 생성 디바이스들로부터의 전력 흐름을 불가능하게 하기 위해 구성된 제2 제어 유닛을 더 활용할 수 있다. 역변환기는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하기 위해 전기적으로 DC 버스에 연결될 수 있다. 역변환기는 유틸리티 그리드에 독립적인 또는 유틸리티 그리드와 협력하는 AC 로드에 전력을 공급할 수 있다. 역변환기로부터 생성된 AC 전압은 유틸리티 그리드, AC 로드 또는 그리드 및 AC 로드의 조합에 연결될 수 있다. 역변환기는 DC 버스 및 유틸리티 그리드 또는 AC 로드간에서 양방향의 전력 흐름을 더 제공할 수 있다. 경우에 따라서(optionally), AC 로드 및 유틸리티 그리드를 별도로 연결하는 복수의 변환기들이 제공될 수 있다.
이제 발명의 또다른 측면은 전력 변환기들 및 조정기들이 모듈식일 수 있다는 것이다. 전력 변환 디바이스들의 독립적인 본질은 다른 변환기들 또는 조정기의 제어 유닛들에 대한 변경을 요구하지 않고 변환기들이 추가되거나 제거되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, DC 로드는 전력 시스템이 DC 또는 AC 로드에 전력을 공급할 수 있도록 공통 DC 버스에 연결될 수 있다. DC 로드는 만약 DC 버스 전압 외에 전압이 희망된다면 직접적으로 또는 DC 투 DC 컨버터를 사용하여 연결될 수 있다. 추가적인 전기 에너지 생성 디바이스에 연결된 적어도 하나의 추가적인 에너지 변환기가 존재하는 에너지 변환기들 또는 에너지 조정기의 어떤 변경 없이 공통 DC 버스에 연결될 수 있다.
이제 발명의 다른 실시예에 따라서, 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템은 공통 DC 버스, 복수의 에너지 스토리지 디바이스들 및 복수의 에너지 조정기들을 포함할 수 있다. 각 에너지 조정기는 에너지 디바이스들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션 및 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제2 커넥션을 가질 수 있다. 각 에너지 조정기는 복수의 스위치들, DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호, 메모리 디바이스 및 프로세서를 더 포함할 수 있다. 각 스위치는 제1 및 제2 커넥션들 간에서 에너지 이동을 제어하는 스위칭 신호에 따라 선택적으로 에너지가 공급될 수 있다. 메모리 디바이스는 적어도 제어 프로그램, 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값을 저장할 수 있다. 프로세서는 전압 신호, 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 함수로서 복수의 스위치들의 각각에 대한 스위칭 신호들을 생성하기 위해 제어 프로그램을 실행할 수 있다. 만약 전압 신호가 고 전압 설정값보다 더 크면 에너지는 공통 DC 버스로부터 에너지 스토리지 디바이스들로 이동될 수 있고 만약 전압 신호가 저 전압 설정값보다 더 작으면 에너지는 에너지 스토리지 디바이스들로부터 공통 DC 버스로 이동될 수 있다.
또다른 발명의 측면으로서, 전력 제어 시스템은 적어도 제1 및 제2 에너지 스토리지 디바이스 및 상기의 제1 및 상기의 제2 에너지 스토리지 디바이스들에 각각 대응하는 제1 및 제2 에너지 조정기를 각각 포함할 수 있다. 제1 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값 중 하나는 제2 에너지 조정기의 각각의 저 전압 설정값 또는 고 전압 설정값과 상이한 값으로 설정될 수 있다. 제1 에너지 스토리지 디바이스는 제2 에너지 스토리지 디바이스와 상이한 구조(construction)일 수 있고, 제1 에너지 조정기 및 제2 에너지 조정기의 양자에 대한 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각은 제1 에너지 스토리지 디바이스 및 제2 에너지 스토리지 디바이스의 각각의 구조의 함수일 수 있다.
발명의 또다른 측면에 따라서 중앙 제어기가 각각의 에너지 조정기들과 통신할 수 있다. 중앙 제어기는 저장된 프로그램을 실행하기 위해 구성된 프로세서 및 적어도 상기의 프로그램 및 에너지 조정기들에 대한 각각의 전압 설정값들의 복사(copy)를 저장하는 메모리 디바이스를 가질 수 있다. 중앙 제어기는 제1 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값을 제2 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값과 교환하기 위해 프로세서 상에서 저장된 프로그램을 주기적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 중앙 제어기는 하나 이상의 에너지 스토리지 디바이스들을 방전하기 위해 프로세서 상에서 저장된 프로그램을 주기적으로 실행하도록 더 구성될 수 있다. 새로운 값이 에너지 조정기들의 첫 번째의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각으로 로드될 수 있고 새로운 값들의 각각은 다른 에너지 조정기들의 각각의 고 전압 설정값보다 더 클 수 있다. 중앙 제어기는 에너지 스토리지 디바이스가 방전된 것에 대응하는 신호를 수신할 수 있고 제1 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각의 값을 그것들의 원래의 동작 값(operating value)으로 리셋할 수 있다. 나아가, 돌아가는 방식(rotation basis)으로 에너지 스토리지 디바이스들의 각각을 주기적으로 방전하기 위한 스케쥴이 설립될 수 있다. 따라서, 오직 하나의 에너지 스토리지 디바이스가 방전될 수 있고 나머지 디바이스들은 DC 버스로 또는 DC 버스로부터 에너지를 이동시키는 것을 계속할 수 있다.
발명의 또다른 측면에 따라서, 전력 제어 시스템은 전력 생성 소스에 전기적으로 연결된 입력 및 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 출력을 갖는 적어도 하나의 에너지 변환기를 더 포함할 수 있다. 각 에너지 변환기는 복수의 스위치들, DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호, 메모리 디바이스 및 프로세서를 포함할 수 있다. 각 스위치는 입력 및 출력 간에서 에너지 이동을 제어하기 위한 스위칭 신호에 따라 선택적으로 에너지가 공급될 수 있다. 메모리 디바이스는 적어도 제어 프로그램 및 모드 선택 설정값을 저장할 수 있고, 프로세서는 전압 신호 및 모드 선택 설정값의 함수로서 스위칭 신호들을 생성하기 위해 상기의 제어 프로그램을 실행할 수 있다. 제1 동작 모드에서, DC 전압 신호는 모드 선택 설정값보다 더 작을 수 있고 소스에 의해 생성된 에너지의 최대량이 DC 버스로 이동될 수 있다. 제2 동작 모드에서, DC 전압 신호는 모드 선택 설정값보다 더 클 수 있고, 소스에 의해 생성된 에너지는 감소된 전송률로 DC 버스로 이동될 수있다. 에너지가 DC 버스로 이동되는 전송률은 전압 신호 및 모드 선택 설정값 간의 차이의 함수일 수 있다.
발명의 또다른 실시예에 따라서, 공통 DC 버스에 의해 연결된 복수의 에너지 스토리지 디바이스들 간의 에너지 이동을 관리하는 방법은 복수의 에너지 조정기들을 공통 DC 버스에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 각 에너지 조정기는 에너지 스토리지 디바이스들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션 및 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제2 커넥션을 가질 수 있다. 공통 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 진폭에 대응하는 신호는 각 에너지 조정기에서 실행하는 프로세서에서 수신될 수 있고, DC 전압 신호는 에너지 조정기 내에 있는 메모리 디바이스에 저장된 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값과 비교될 수 있다. 에너지는 다른 에너지 조정기들에 독립적으로 각 에너지 조정기 및 DC 버스 간에서 이동될 수 있다. 만약 DC 전압 신호가 고 전압 설정값보다 더 크면 각 에너지 조정기는 공통 DC 버스로부터 연결된 에너지 스토리지 디바이스로 만약 전압 신호가 저 전압 설정값보다 더 작으면 연결된 에너지 스토리지 디바이스로부터 공통 DC 버스로 에너지를 이동시킬 수 있다.
발명의 또다른 실시예에 따라서, 적어도 하나의 에너지 소스 및 적어도 하나의 로드 간의 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템은 공통 DC 버스 및 적어도 하나의 에너지 변환기를 포함할 수 있다. 에너지 변환기는 에너지 소스들에 전기적으로 연결된 입력, 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 출력 및 공통 DC 버스 상에 존재하는 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호를 포함할 수 있다. 각 에너지 변환기는 전압 신호의 함수로서 에너지 소스로부터 공통 DC 버스로 에너지를 이동시키기 위해 구성될 수 있다. 전력 제어 시스템은 역변환기를 또한 포함할 수 있고 역변환기는 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제1 커넥션, 유틸리티 그리드에 연결된 제2 커넥션 및 공통 DC 버스 상에 존재하는 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호를 포함할 수 있다. 역변환기는 전압 신호, 고 전압 설정값 및 저 전압 설정값의 함수로서 공통 DC 버스 및 유틸리티 그리드 간에서 양방향으로 에너지를 선택적으로 이동시키기 위해 구성될 수 있다.
발명의 또다른 측면으로서, 전력 제어 시스템은 적어도 하나의 에너지 스토리지 디바이스 및 적어도 하나의 에너지 조정기를 포함할 수 있다. 에너지 조정기는 에너지 스토리지 디바이스들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션, 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제2 커넥션 및 공통 DC 버스 상에 존재하는 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호를 포함할 수 있다. 에너지 조정기는 전압 신호, 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 함수로서 공통 DC 버스 및 에너지 스토리지 디바이스 간에서 양방향으로 에너지를 선택적으로 이동시키기 위해 구성될 수 있다. 전력 제어 시스템은 설정값들의 각각의 복사를 저장하는 중앙 인터페이스를 또한 포함할 수 있고 중앙 인터페이스는 운영자가 설정값들의 각각을 구성하는 것을 허용하기 위한 사용자 인터페이스를 가질 수 있다. 중앙 인터페이스는 설정값들 중 적어도 하나를 주기적으로 재구성하기 위한 저장된 프로그램을 실행하기 위해 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
발명의 이러한 및 다른 목적들(objects), 이점들(advantages) 및 특성들(features)은 상세한 설명 및 수반한(accompanying) 도면들로부터 해당 기술에서 숙련된 자들에게 명백해질 것이다. 제시된 발명의 범위 내에서 그것의 정신으로부터 벗어남이 없이 많은 변화들 및 변경들이 만들어질 수 있고, 발명은 모든 그러한 변경들을 포함할 수 있다.
발명의 선호되는 예시적인(exemplary) 실시예들은 동반된 도면들에서 도시될 수 있고 참조 숫자들이 동일한 것들은 동일한 부분들을 나타낼 수 있다.
도 1은 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시한 제시된 발명의 제1 실시예의 개요도이다.
도 2는 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시하고 AC 고객 로드 또는 유틸리티 그리드로의 커넥션을 더 도시한 제시된 발명의 또다른 실시예의 개요도이다.
도 3은 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시하고 DC 버스와 상이한 DC 전압에서 DC 고객 로드로의 커넥션을 더 도시한 제시된 발명의 또다른 개요도이다.
도 4는 예시적인 변환기의 개요도이다.
도 5는 예시적인 조정기의 개요도이다.
도 6은 예시적인 역변환기의 개요도이다.
도 7은 변환기의 동작의 흐름도이다.
도 8은 조정기의 동작의 흐름도이다.
도 9는 제시된 발명의 모듈식의 랙(rack) 구현을 도시한 개요도이다.
도 10은 단일의 포텐셜(potential) DC 버스에 연결된 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시한 제시된 발명의 또다른 실시예의 개요도이다.
도 11은 분할된 포텐셜 DC 버스에 연결된 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시한 제시된 발명의 또다른 실시예의 개요도이다.
도 12는 DC 버스를 따라 분배된 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시한 제시된 발명의 또다른 실시예의 개요도이다.
도 13은 AC 로드 및 유틸리티 그리드에 연결된 예시적인 생성 소스들 및 로드들을 도시한 제시된 발명의 또다른 실시예의 개요도이다.
도 14는 제시된 발명의 일 실시예에 따른 동작 동안의 변환기 및 조정기 제어 설정값들의 도시이다.
도 15는 도 14에서 제시된 발명의 실시예에 따른 방전 사이클 동안의 변환기 및 조정기 제어 설정값들의 도시이다.
도 16은 도 14에서 제시된 발명의 실시예에 따른 변환기 폴드백(foldback)을 도시한 변환기 및 조정기 제어 설정값들의 도시이다.
도 17은 제시된 발명의 또다른 실시예에 따른 동작 동안의 변환기 및 조정기 제어 설정값들의 도시이다. 그리고
도 18은 제시된 발명의 또다른 실시예에 따른 동작 동안의 변환기 및 조정기 제어 설정값들의 도시이다.
도면들에 도시된 발명의 선호되는 실시예들을 서술함에 있어서, 특정한 전문용어(terminology)는 명확성을 위해서 의존될(resorted) 수 있을 것이다. 그러나, 발명이 선택된 특정한 용어들(terms)로 제한되는 것은 의도되지 않을 수 있고, 각 특정한 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적인 균등들(equivalents)을 포함할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 단어 "연결된(connected)", "첨부된(attached)" 또는 그것들에 유사한 용어들이 종종 사용될 수 있다. 그것들은 직접적인 커넥션으로 제한되지 않을 수 있고 다른 구성요소들을 통한 커넥션을 포함할 수 있고 그러한 커넥션은 해당 기술에서 숙련된 자들에 의해 균등한 것으로 인식될 수 있다.
제시된 발명은 하이브리드 전력 시스템(10)을 제어하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 구체적으로, 이러한 발명은 각각 공통 DC 버스(50)에 직접적으로 또는 전력 변환 디바이스에 의해 연결된, 하나 이상의 전력 생성 소스들, 스토리지 디바이스들, 로드들 및 유틸리티 그리드 간의 전력 흐름 또는 에너지 이동을 관리할 수 있다.
이러한 설명을 통해, 생성 소스 또는 로드를 공통 DC 버스(50)에 연결하기 위한 전력 변환 디바이스들을 설명하기 위해 변환기(20), 조정기(30) 및 역변환기(60)을 포함한 몇 가지 용어들이 사용될 수 있다. 도 4 내지 6을 참조하여, 변환기(20), 조정기(30) 및 역변환기(60)는 전압 신호(26, 36, 66) 및 제어 유닛(25, 35, 65)의 양자를 포함할 수 있다. 전압 신호(26, 36, 66)는 DC 버스(50) 상에 존재하는 전압 레벨을 표시할 수 있고 각 전력 변환 디바이스 내의 개별적인 전압 센서들에 의해 생성될 수 있고, 단일의 전압 센서가 복수의 전력 변환 디바이스들에 신호를 제공할 수 있거나, 또는 전압 센서들의 조합이 개별적인 전력 변환 디바이스들 및 복수의 전력 변환 디바이스들에 신호를 제공할 수 있다. 각 전력 변환 디바이스의 제어 유닛(25, 35, 65)은 파워 일렉트로닉 디바이스들(power electronic devices)(28, 38, 68), 파워 일렉트로닉 디바이스들(28, 38, 68)에게 제어 신호들을 전송하기 위한 프로그램을 실행할 수 있는 프로세서(22, 32, 62) 및 상기의 프로세서(22, 32, 62) 상에서 실행할 수 있는 상기의 프로그램을 저장하는 메모리(24, 34, 64)로 구성된 전력 변환 섹션(section)을 가급적으로(preferably) 포함할 수 있다. 전압 신호(26, 36, 66)는 프로세서(22, 32, 62) 상에서 실행하는 프로그램에 의해 판독될 수 있다. 프로그램은 하기에서 더 상세하게 서술되는 것처럼 디바이스를 통해 전력 흐름을 조정하기 위해 파워 일렉트로닉 디바이스들(28, 38, 68)에게 제어 신호들을 출력할 수 있다. 교대로(alternately), 제어 유닛(25, 35, 65)은 파워 일렉트로닉 디바이스들(28, 38, 68) 단독으로 구성될 수 있고 디바이스를 통해 전력 흐름을 제어하기 위해 전압 신호(26, 36, 66)에 직접적으로 연결된 하드웨어를 제어할 수 있다. 예를 들어, 부스트 변환기는, 해당 기술에서 알려진대로, 제1 DC 전압 레벨을 더 높은 제2 DC 전압 레벨로 변환하기 위해 사용될 수 있다.
도 1을 참조하여, 하이브리드 전력 시스템의 제1 실시예가 도시될 수 있다. 전력 시스템(10)은 적어도 하나의 변환기(20)를 포함할 수 있고, 각 변환기(20)는 생성 소스에 연결될 수 있다. 전력 시스템(10)은 적어도 하나의 조정기(30)를 더 포함할 수 있고, 각 조정기(30)는 적어도 하나의 스토리지 디바이스(40)에 연결될 수 있다. 공통 DC 버스(50)는 변환기들(20) 및 조정기들(30)의 각각을 함께 연결할 수 있다.
각 변환기(20)는 생성 소스 및 공통 DC 버스(50) 간에서 전기적으로 연결될 수 있다. 생성 소스는 해당 기술에서 알려진 어떤 타입일 수 있고, 광전지, 수력발전, 연료 전지, 조석, 바이오연료 또는 바이오매스 생성 소스들을 포함할 수 있지만 제한되지 않을 수 있다. 이러한 소스들의 각각은 생성 소스의 타입에 적합화된 진폭을 갖는 AC 또는 DC 전압으로서 출력되는 전력을 생성할 수 있다. 생성 소스로부터 출력되는 전압은 변환기(20)의 파워 일렉트로닉스(power electronics)(28)의 입력 전압으로 제공될 수 있다. 파워 일렉트로닉스(28)는 DC 버스(50)으로의 출력 전압으로서 소스로부터 희망된 DC 전압 레벨로 전압을 변환하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 만약 전력 시스템이 450볼트(volts) 유틸리티 그리드에 연결된다면 희망된 DC 전압 레벨은 650볼트일 수 있다. 교대로(alternately), DC 전압 레벨은 특정한 DC 로드에 의해 요구될 수 있는 48 볼트와 같은 희망된 DC 전압일 수 있다. DC 전압 레벨은 미리 정해진 범위 내에서 달라지는 것이 허용될 수 있고 생성 소스 및 DC 버스(50)간에서 최적의 에너지 변환을 제공하기 위해 선택될 수 있다.
도 10 및 11을 또한 참조하여, 공통 DC 버스(50)는 단일 레벨 또는 멀티-레벨 DC 버스일 수 있다. 단일 레벨 버스는 제1 DC 레일(52) 및 제2 DC 레일(54)을 포함할 수 있다. 각 DC 레일은 제한되지는 않지만, 단일의 터미널, 적합한 전기적 컨덕터들(conductors)에 의해 연결된 복수의 터미널들 또는 버스 바(bus bar)일 수 있다. 단일 레벨 버스는 제1 및 제2 DC 레일들(52 및 54) 간에서 하나의 전압 포텐셜(potential)을 각각 설립할 수 있다. 멀티-레벨 DC 버스는, 제1 및 제2 DC 레일들(52 및 54)을 각각 포함할 수 있고 적어도 제3 DC 레일(56)을 더 포함할 수 있다. 멀티-레벨 DC 버스는 DC 레일들 간에서 적어도 두 개의 상이한 전압 포텐셜들을 설립할 수 있다. 예를 들어, 멀티-레벨 DC 버스는 325 볼트와 같이 포지티브(positive) 전압 포텐셜인 제1 DC 레일(52), 뉴트럴(neutral) 전압 포텐셜인 제2 DC 레일(54) 및 -325 볼트와 같이 네거티브(negative) 전압 포텐셜인 제3 DC 레일(56)을 포함할 수 있다. 제1 및 제3 DC 레일들(52 및 56)간에서 순(net) 전압 포텐셜은 전압 포텐셜의 두 배, 또는 650 볼트, 일 수 있고, 제1 또는 제3 DC 레일(52 또는 56)들 및 뉴트럴 제2 DC 레일(54) 간의 포텐셜에게도 마찬가지일 수 있다. 따라서, 세 개의 상이한 전압 포텐셜들이 도 11에 도시된 DC 버스(50) 상에 존재할 수 있다. 도 11에서 더 도시된대로, 각 변환기(20), 조정기(30) 및 역변환기(60)는 각각의 전력 변환 디바이스에 연결된 소스, 스토리지 디바이스(40) 또는 로드의 요구사항들에 따라 세 개의 전압 포텐셜들 중 어느 것에도 연결될 수 있다.
각 조정기(30)는 적어도 하나의 스토리지 디바이스(40) 및 공통 DC 버스(50) 간에서 전기적으로 연결될 수 있다. 하이브리드 전력 시스템(10)은 어플리케이션 요구사항들에 따라 하나 이상의 스토리지 디바이스(40)를 포함할 수 있다. 스토리지 디바이스(40)는 에너지를 저장할 수 있고 DC 또는 AC 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 디바이스(40)는, 제한되지는 않으나, 배터리, 연료 전지, 플로우(flow) 배터리 또는 플라이휠(flywheel)일 수 있다. 각 스토리지 디바이스(40)는 단일의 디바이스 또는 해당 기술에서 알려진대로 시리즈로, 병렬적으로 또는 그것들의 조합으로 연결된 복수의 디바이스들로 구성될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 각 조정기(30)의 파워 일렉트로닉스(38)는 DC 버스(50) 및 스토리지 디바이스(40) 간에서 양방향의 전력 흐름을 허용하기 위해 구성될 수 있다. DC 버스(50)는 제1 DC 전압 레벨에서 동작할 수 있고 스토리지 디바이스(40)는 제2 DC 전압 레벨에서 동작할 수 있다. 교대로(alternately), DC 버스(50) 및 스토리지 디바이스(40)는 동일한 DC 전압 레벨에서 동작할 수 있다.
다음의 도 2 및 도 3을 참조하여, 하이브리드 전력 시스템(10)은 출력 전력 변환 디바이스, 예를 들면 역변환기(60) 또는 또다른 DC-투-DC 컨버터(45)를 더 포함할 수 있다. 또한 도 10 내지 13을 참조하여, 역변환기(60)는 DC 버스(50) 및 유틸리티 그리드, AC 로드 또는 AC 로드 및 유틸리티 그리드의 양자로의 전기적 연결(69) 간에서 전기적으로 연결될 수 있다. 각 역변환기(60)의 파워 일렉트로닉스(68)는 DC 버스(50) 및 AC 로드 또는 그리드 간에서 양방향의 흐름을 허용하기 위해 구성될 수 있다. 만약 전력 시스템에 연결된 로드들로부터의 수요가 생성 소스들에 의해 공급된 전력을 초과한다면 생성 소스들에 의해 공급된 전력을 보충하기 위해 양방향의 전력 흐름은 DC 버스(50)에 전력을 공급하기 위한, 연결된 때에는, 유틸리티 그리드를 허용할 수 있다. DC-투-DC 변환기(45)는 DC 버스(50) 및 DC 버스 상의 전압과 상이한 전압 레벨에서 동작하는 DC 로드 간에서 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 수(number)의 또는 조합의 로드들이 시스템에 연결될 수 있고, 로드는 직접적으로, 역변환기(60)를 통해, DC-투-DC 변환기(45)를 통해 또는 어떤 그것들의 조합 또는 복수(multiple)를 통해 DC 버스(50)에 연결될 수 있다는 것이 고려될 수 있다.
도 13을 참조하여, 그리드 차단(disconnect) 스위치(70)는, 예를 들어 전력 정전(outage) 동안에, 하이브리드 전력 시스템(10)을 그리드로부터 차단하기 위해 포함될 수 있고 하이브리드 전력 시스템(10)이 독립 형(standalone) 모드에서 동작을 계속하도록 허용할 수 있다. 하나 이상의 센서들이 유틸리티 그리드의 동작을 감시할 수 있고 유틸리티 그리드의 상태(status)에 대응하는 역변환기(60)에 신호(67)를 제공할 수 있다. 신호(67)는, 예를 들어, 유틸리티 그리드의 하나 이상의 단계들(phases) 상의 전압에 부합(correspond)할 수 있다. 그리드로부터의 입력 신호(67)를 감시하는 것은 만약 그리드 전압이 분실(lost)되거나 불안정하면 역변환기가 제1 상태, 온 또는 오프,로 출력 신호(71)를 제어하는 것을 허용할 수 있고, 그리드 상의 전력이 복귀되고 안정화된 때에는 다른 상태, 오프 또는 온,로 출력 신호(71)를 제어하는 것을 허용할 수 있다. 그리드에 재연결된 때에는, 역변환기(60)는 전기적 연결(69) 상의 전압을 그리드 상에 존재하는 전압의 진폭(magnitude) 및 주파수를 갖는 로드에 점진적으로 동기화할 수 있고 일단 그리드에 동기화되면 차단 스위치(70)를 닫기 위해 신호(71)를 제어할 수 있다.
동작에 있어서, 전력 변환 디바이스들의 각각은 시스템 레벨 제어기와 독립적으로 동작하기 위해 구성될 수 있다. 발명의 일 실시예에 따라, 각각의 변환기들(20), 조정기들(30) 및 역변환기들(60)은 DC 버스(50) 상에 존재하는 전압의 진폭(amplitude) 및 메모리에 저장된 하나 이상의 설정값들의 함수로서 공통 DC 버스 및 연결된 소스, 스토리지 디바이스(40) 또는 로드간에서 에너지 이동을 조정할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따라, 도 14에 도시된대로 설정값들의 시리즈는 도 11 내지 13에 도시된 시스템들(10) 중 하나와 협력하여 사용될 수 있다. 전력 시스템(10)은 변환기(20)를 통해 DC 버스(50)에 연결된 적어도 하나의 에너지 소스, 분리된 조정기들(30)을 통해 DC 버스(50)에 연결된 적어도 두 개의 스토리지 디바이스들(40) 및 DC 버스(50) 및/또는 유틸리티 그리드로부터 에너지를 수신하는 로드를 포함할 수 있다. 참조 설정값(302)은 DC 버스(50)에 대한 희망된 전압 레벨을 정의할 수 있다. 조정기들(30)의 각각은 전압 레벨에 대한 허용할 수 있는(acceptable) 밴드(304 또는 314)를 정의하는 저 전압 설정값(306 또는 316) 및 고 전압 설정값(308 또는 318)을 포함할 수 있다. DC 버스(50)상의 전압의 진폭이 이러한 밴드 내에 남아있다면, 조정기(30)는 DC 버스(50)로 또는 DC 버스(50)로부터 에너지를 이동시키지 않을 수 있다. 조정기들(30) 중 하나는 제1 전압 밴드(304)를 정의하는 제1 저 전압 설정값(306) 및 제1 고 전압 설정값(308)을 포함할 수 있다. 또다른 조정기들(30)은 제2 전압 밴드(314)를 정의하는 제2 저 전압 설정값(316) 및 제2 고 전압 설정값(318)을 포함할 수 있다.
조정기들(30)의 각각은 DC 버스(50) 상의 전압 레벨을 참조 설정값(302)으로 유지하기 위해 다른 조정기들(30)에 독립적으로 실행할 수 있다. 도 8을 또한 참조하여, 각 조정기(30)는 단계(202)에서 대응하는 스토리지 디바이스(40)의 충전의 레벨을 감시할 수 있다. 단계(204)에서, 조정기(30)는 스토리지 디바이스(40)이 완전히 충전되었는지의 여부를 결정할 수 있다. 만약 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전되었다면, DC 버스(50)로부터 에너지를 더 받아들일 수 없을 수 있다. 단계들(206, 208 및 210)에서 도시된대로, 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전된 동안에 만약 DC 버스(50)상의 전압 레벨이 고 전압 설정값을 초과한다면, 파워 일렉트로닉스(38)는 스토리지 디바이스(40)로의 추가적인 전력 흐름을 방지하기 위해 디스에이블(disable) 될 수 있다. 그러나, 단계들(208, 212 및 214)에서 도시된대로, 만약 DC 버스(50)상의 전압 레벨이 고 전압 설정값보다 더 작고 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전되었다면, 파워 일렉트로닉스(38)는 요구된대로 스토리지 디바이스(40)로부터 DC 버스(50)로의 에너지의 이동을 허용하기 위해 인에이블(enable) 될 수 있다.
만약 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전되지 않았다면, 조정기(30)는 단계(216)에서 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전되었는지의 여부를 결정할 수 있다. 단계들(218, 220 및 222)에서 도시된대로, 만약 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전된 동안에 DC 버스(50)상의 전압 레벨이 저 전압 설정값 아래로 떨어진다면, 스토리지 디바이스(40)는 DC 버스(50)로 에너지를 공급할 수 없기 때문에 파워 일렉트로닉스(38)는 디스에이블 될 수 있다. 그러나, 단계들(220, 212 및 214)에서 도시된대로, 만약 DC 버스(50) 상의 전압 레벨이 저 전압 설정값보다 더 크고 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전된다면, 요구된대로 DC 버스(50)로부터 에너지의 이동을 허용하기 위해 파워 일렉트로닉스(38)는 인에이블 될 수 있다.
단계들(212 및 214)에서 도시된대로 스토리지 디바이스(40)가 완전히 충전되지 않았거나 완전히 방전되지 않았다면, 조정기(30)는 스토리지 디바이스(40) 및 DC 버스(50)간에서 에너지 이동을 관리하기 위해 인에이블 될 수 있다. 각 조정기(30)는 DC 버스 전압 신호(36)의 함수로서 메모리(34)에 저장된 전압 밴드 내에서 DC 전압 레벨을 유지하기 위해 실행할 수 있다. 도 14를 다시 참조하여, 제1 조정기(30)는 제1 전압 밴드(304)를 가질 수 있고 제2 조정기(30)는 제2 전압 밴드(314)를 가질 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(36)가 조정기들(30) 중 하나의 고 전압 설정값(308 또는 318) 위로 상승한다면 그리고 만약 대응하는 에너지 스토리지 디바이스(40)가 용량(capacity)을 갖는다면, 조정기(30)는 공통 DC 버스(50)로부터 대응하는 에너지 스토리지 디바이스(40)로 에너지를 이동시키기 위해 실행할 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(36)가 조정기들(30) 중 하나의 저 전압 설정값(306 또는 316) 아래로 떨어진다면 그리고 만약 대응하는 에너지 스토리지 디바이스(40)가 저장된 에너지를 갖는다면, 조정기(30)는 에너지 스토리지 디바이스(40)로부터 공통 DC 버스로 에너지를 이동시키기 위해 실행할 수 있다. 전압 밴드들(304 또는 314) 중 하나의 크기를 다른 전압 밴드(304 또는 314)의 크기보다 더 크게 설정함으로써, 전력 시스템(10)은 제1 조정기(30) 및 그것의 관련된 스토리지 디바이스(40)를 사용하여 DC 버스 전압의 진폭을 제1 전압 밴드(304) 내에서 유지하는 것을 시도할 수 있다. 만약 소스에 의해 생성된 또는 로드들에 의해 이동된(drawn) 에너지가 제1 스토리지 디바이스(40)의 용량을 초과한다면, 제2 조정기(30) 및 그것의 관련된 에너지 스토리지 디바이스(40)가 활용될 수 있다. 이러한 방식으로 전압 밴드들(304 및 314)를 설정하는 것은, 예를 들어, 상이한 충전/방전 사이클들을 갖는 에너지 스토리지 디바이스들(40)의 사용을 허용할 수 있게 하고, 또는 동일한(identical) 에너지 디바이스들(40)에 대하여 상이한 밴드들은 특정한 에너지 스토리지 디바이스(40)이 활용되는 것을 보장할 수 있다. 주기적으로 전압 밴드들(304 및 314)를 조절하는 것은 일차적인 및 이차적인 스토리지 디바이스(40)를 다르게 할 수 있다.
도 8의 단계들은 반복될 수 있고 조정기(30)는 DC 버스(50) 상의 전압을 연속적으로 감시하고 알맞게 응답할 수 있다. 이러한 방식으로, 조정기(30) 및 스토리지 디바이스(40)는 DC 버스(50)의 진폭을 희망된 밴드 내로 조정하기 위해 동작할 수 있다. 스토리지 디바이스(40)는 바람직하게는 생성된 전력이 로드들로부터의 수요들을 초과하는 때에는 DC 버스(50)로부터 에너지를 수신하고, 로드들이 생성 소스들에 의해 제공된 것보다 더 많은 에너지를 요구하는 때에는 DC 버스(50)에 에너지를 공급하는, 부분적으로 충전된 상태에 일반적으로 남아있도록 크기가 정해질 수 있다.
각 변환기(20)은 DC 버스(50)으로 전력을 공급하기 위해 다른 변환기들(20) 및 조정기들(30)과 독립적으로 동작할 수 있다. 도 7 및 도 16을 참조하여, 발명의 일 실시예에 따른 변환기들(20)의 동작이 도시되었다. 단계(102)에서, 변환기(20)는 DC 버스(50)상에 존재하는 DC 전압의 진폭을 결정하기 위해 전압 신호(26)를 감시할 수 있다. 단계(104)에서, 전압 신호(26)는 DC 버스 전압에 대한 참조 전압 설정값(302)의 사전결정된 최대 전압 설정값(322), 예를 들어 120%, 과 대조하여 비교될 수 있다. 만약 DC 버스(50) 상의 전압이 최대 전압 설정값(322)의 위로 상승하면, 단계(106)에 따라, 입력으로부터 시스템으로의 추가적인 전력을 방지하기 위해 변환기(20)는 파워 일렉트로닉스(28)를 디스에이블 할 수 있을 것이다. 만약 DC 버스(50) 상의 전압이 최대 전압 설정값(322) 미만이면, 변환기(20)는 생성 소스로부터 DC 버스(50)로 에너지를 이동시키기 위한 준비할 수 있다. 단계(108)에서, 변환기(20)는 생성 소스가 전력을 생성하고 있는지를 결정하기 위해 생성 소스를 감시할 수 있다. 만약 전력이 생성되고 있지 않다면, DC 버스(50)으로 전력을 이동시킬 필요가 없기 때문에 단계(106)에 따라 파워 일렉트로닉스(28)는 디스에이블 될 수 있을 것이다. 만약 전력이 생성되고 있다면, 변환기(20)는 소스로부터 DC 버스(50)로 에너지를 이동시키기 위해 단계(110)에 따라 파워 일렉트로닉스(28)를 인에이블 할 수 있다. 단계(111)에서, 변환기(20)는 DC 버스(50)상의 전압의 진폭을 폴드백 레벨(326)에 비교할 수 있다. 만약 DC 버스(50) 상의 전압의 진폭이 폴드백 레벨(326)보다 더 작으면, 에너지는 단계(113)에 따라 최대 동작 효율로 이동될 수 있다. 예를 들어, 최대 전력 점 추적 알고리즘은, 해당 기술에서 알려진대로, 소스로부터 DC 버스(50)로 최대 전력 이동을 제공하기 위해 제어 유닛(25) 내의 프로세서(22)에 의해 실행될 수 있다. 그러나, 만약 DC 버스(50) 상의 전압의 진폭이 폴드백 레벨(326)보다 더 크면, 단계(115)에 따라 에너지는 감소된 효율로 이동될 수 있다. 효율은 DC 버스(50) 상의 전압의 진폭이 폴드백 레벨(326)보다 얼마나 큰 지의 함수로서 감소될 수 있다. 도 7의 단계들은 반복될 수 있고 변환기(20)는 DC 버스(50) 상의 전압의 진폭을 연속적으로 감시할 수 있고 알맞게 응답할 수 있다.
역변환기(60)는 다른 전력 변환 디바이스들과 유사하게 동작할 수 있다. 전력 시스템(10)이 그리드-독립적인 AC 로드에 연결된 때에는, 역변환기(60)가 AC 로드의 요구사항들에 따라 정의된 전압 및 주파수로 DC 버스(50)로부터 AC 로드로 에너지를 이동시킬 수 있다. 전력 시스템(10)이 유틸리티 그리드에 연결된 때에는, 역변환기(60)가 그것의 출력을 유틸리티 전압 및 주파수에 동기화할 수 있다. 역변환기(60)는 DC 버스(50) 상의 전압 레벨에 반응하여 유틸리티 그리드로 또는 유틸리티 그리드로부터의 전력 이동을 제어할 수 있다. 도 17을 또한 참조하여, 역변환기(60)는 유틸리티 그리드 및 DC 버스(50)간에서 에너지 이동을 인에이블 및 디스에이블하기 위한 설정값들을 포함할 수 있다. 예를 들어 역변환기에서 고 전압 설정값(332) 및 저 전압 설정값(330)은 유틸리티 그리드와의 인터랙션(interaction)에 대한 제3 전압 밴드를 설립할 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(66)가 이러한 밴드 내에 있으면, 유틸리티 그리드로의 또는 유틸리티 그리드로부터의 에너지 이동은 요구되지 않을 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(66)가 고 전압 설정값(332)보다 더 크면 역변환기(60)는 DC 버스(50)로부터 유틸리티 그리드로 에너지를 이동시킬 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(66)가 저 전압 설정값(330)보다 더 작으면, 역변환기(60)는 유틸리티 그리드로부터 DC 버스(60)로 에너지를 이동시킬 수 있다. 교대로(alternately), 역변환기(60)는 인에이블되어 남아있을 수 있고 참조 전압 신호(302)에 대한 DC 버스 전압 신호(66)의 함수로서 유틸리티 그리드 및 DC 버스(50) 간에서 에너지를 이동시킬 수 있다. 전력 시스템(10)은 에너지 스토리지 디바이스(40) 없이 동작하기 위해 구성될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 그러한 동작 하에서는, 역변환기 전압 밴드는 DC 버스 상의 전압 레벨을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 그리드 커넥션은 희망된 DC 전압 레벨로 DC 버스(50)의 유지를 도울 수 있고 전력 시스템(10)에서 제공되는 것과 같은 스토리지 디바이스들(40)을 충전하기 위한 에너지의 또다른 소스를 또한 제공할 수 있다.
여전히 다른 설정값들이 전력 시스템(10) 내에서 다른 기능들을 수행하기 위해 활용될 수 있다. 최소 전압 설정값(320)은 전압 시스템(10)이 동작을 계속할 수 있는 DC 버스 상에 존재하는 전압의 최소 진폭을 확인할(identify) 수 있다. 유사하게, 최대 전압 설정값(322)는 전압 시스템(10)이 동작을 계속할 수 있는 DC 버스 상에 존재하는 전압의 최대 진폭을 확인할(identify) 수 있다. 만약 전압의 진폭이 최소 전압 설정값(320) 보다 작거나 최대 전압 설정값(322)보다 크면, 전력 변환 디바이스는 디스에이블 될 수 있고 동작을 중단할 수 있다. 고 전압 설정값(324)은, 예를 들어, 초과하면 경고 메시지가 게시될(posted) 수 있는 전압 레벨을 확인할 수 있다. 설정값들의 많은 조합들이 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(10)에서 상이한 전력 변환 디바이스들이 상이한 최소(320) 또는 최대(322) 전압 설정값들을 가질 수 있다. 변환기들(20)의 각각은 더 낮은 최대 전압 설정값(322)을 가질 수 있고, 그것들은 DC 버스(50)로 생성된 전기를 공급하는 것을 중단하게 할 수 있고 조정기들(30)이 에너지를 계속하여 이동시키는 것을 허용할 수 있고 DC 버스(50)상의 전압 레벨을 감소시킬 수 있다. 경우에 따라서(optionally), 하나의 변환기(20)는 다른 변환기(20) 보다 더 낮은 최대 전압 설정값(322)를 가질 수 있고 변환기들 중 하나는 제1 레벨에서 DC 버스(50)로 에너지를 이동시키는 것을 중단할 수 있고 DC 버스(50)상의 전압의 진폭의 추가적인 증가를 방지할 수 있다. 도 18을 또한 참조하여, 발전기 시작 설정값(generator start setpoint)(334)은 연료-공급형(fuel-powered) 발전기에 연결된 변환기(20)에서 제공될 수 있다. 만약 DC 버스 전압 신호(26)가 발전기 시작 설정값(334)보다 더 작으면, 발전기의 동작을 시작하기 위한 신호가 발전기로 전송될 수 있다. 발전기가 안정적인 동작 점에 도달한 때에는, 변환기(20)는 발전기로부터 공통 DC 버스(50)으로 에너지를 이동시킬 수 있다. 발전기를 디스에이블 하기 위하여 제2 설정값, 도시되지 않았으나, 또는 변환기(20) 내의 다른 신호가 사용될 수 있다.
각 변환기들(20) 및 조정기들(30)의 독립적인 동작은 전력 시스템(10)의 모듈식의 구조를 가능하게(facilitate) 할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된대로 변환기들(20) 및 조정기들(30)의 각각은 개별적인 모듈로서 구조화될 수 있다. 각 모듈은 예를 들어, 모듈의 전력 변환 용량 및 생성 소스의 타입에 대한 파워 일렉트로닉스 요구사항들에 의존하여 크기가 다를 수 있다. 가급적으로, 각 모듈은 일반적인 랙에 어떤 배치(arrangement)로도 마운트되기(mounted) 위해 구조화될 수 있지만, 그러나 가급적으로 컬럼들의 시리즈(series of columns)일 수 있다. DC 버스(50)는 모듈들 간에서 확장할 수 있다. 변환기들(20) 및 조정기들(30)은 브랜치들(branches)을 따라서 DC 버스(50)에 연결하기 위해 구조화될 수 있다. 유사하게, 역변환기(60)는 일반적인 랙 상에 마운트 되기 위해 구조화된 다른 모듈일 수 있고 DC 버스(50)의 브랜치에 연결할 수 있다. 다른 모듈들은 필요에 따라(예를 들어 역변환기 및 유틸리티 그리드 또는 디스플레이 패널 간의 AC 차단기들(breakers)) 포함될 수 있고 일반적인 랙에 유사하게 마운트할 수 있고 필요에 따라 DC 버스(50)에 연결될 수 또는 연결되지 않을 수 있다. 전력 변환 디바이스들의 각각은 어플리케이션 요구사항들에 따라 전력 변환 디바이스 및 DC 버스(50) 간의 에너지 이동을 독립적으로 제어하기 위해 설정값들 및 저장된 프로그램을 포함할 수 있다.
도 10, 도 11 및 도 13을 이제 참조하여, 하이브리드 전력 시스템(10)은 중앙 인터페이스(80)를 더 포함할 수 있다. 발명의 일 실시예에 따라, 중앙 인터페이스(80)는 디스플레이 디바이스 및 제한되지는 않으나 키패드, 마우스, 터치 패드 또는 터치스크린을 포함한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 중앙 인터페이스(80)는 하이브리드 전력 시스템(10)에 가장 근접하여 또는 일부로 포함되어(incorporated) 위치될 수 있다. 경우에 따라서, 중앙 인터페이스(80)는 하이브리드 전력 시스템(10)으로부터 원격으로 위치될 수 있고, 어떤 적합한 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 중앙 인터페이스(80)는 또한 하이브리드 전력 시스템(10)내의 전력 변환 디바이스들의 각각과 적합한 네트워크(82), 예를 들어, 이더넷(ethernet), 이더넷아이피(ethernetIP) 또는 다른 산업 통신 네트워크를 포함, 를 통해 통신할 수 있다. 중앙 인터페이스(80)는 전력 변환 디바이스들 내의 설정값들의 각각의 복사의 저장하는 메모리 디바이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스 및 디스플레이 디바이스는 사용자가 설정값들을 구성하고 것을 허용할 수 있고, 네트워크(82)를 통해 전력 변환 디바이스들로 설정값들에 대한 새로운 값들을 전송할 수 있다. 만약 새로운 전력 변환 디바이스가 전력 시스템(10)에 추가된다면, 사용자는 중앙 인터페이스(80)에서 전력 변환 디바이스에 의해 활용되는 설정값들에 대한 값들을 입력할 수 있다. 경우에 따라서, 값들의 디폴트 집합은 전력 변환 디바이스에 저장될 수 있고 중앙 인터페이스(80)는 디바이스를 자동으로 감지하고 저장된 값들을 업로드하기 위해 구성될 수 있다.
중앙 인터페이스(80)는 중앙 인터페이스(80)내의 프로세서 상에서 주기적으로 실행하기 위해 구성된 프로그램을 더 포함할 수 있다. 도 14를 참조하여, 프로그램은, 예를 들어, 복수의 조정기들(30)의 전압 설정값들을 주기적으로 교환하기 위해 구성될 수 있다. 만약 전력 시스템(10)이 두 개 이상의 조정기들(30) 및 에너지 스토리지 디바이스들(40)을 포함한다면, 조정기들(30) 중의 하나 및 그것의 관련된 스토리지 디바이스(40)는 다른 조정기(30) 및 그것의 관련된 스토리지 디바이스(40) 보다 더 높은 활용 율을 가질 수 있다. 각 조정기(30)에서 설정값들이 동일함에도 불구하고, 제조상의(manufacturing) 용인들(tolerances) 및 오프셋들(offsets)이 조정기들(30) 중의 하나가 다른 조정기들에 앞서 공통 DC 버스(50) 및 스토리지 디바이스(40) 간에서 에너지 이동을 시작하는 것을 야기할 수 있다. 따라서, 에너지 스토리지 디바이스(40)의 더 많은 활용을 제공하기 위해서, 중앙 인터페이스(80)는 제1 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값을 제2 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값과 주기적으로 교환하기 위해 구성될 수 있다. 각 에너지 스토리지 디바이스(40)는 DC 버스(50) 상의 전압 레벨을 유지하기 위해 교대로 일차적인 또는 이차적인 디바이스가 될 수 있다.
도 15를 또한 참조하여, 에너지 스토리지 디바이스들(40)을 주기적으로 완전히 충전하거나 방전하는 것이 바람직할(desirable) 수 있다. 에너지 스토리지 디바이스들(40) 중의 하나를 방전하기 위해서, 중앙 인터페이스(80) 상의 프로그램이 새로운 값을 에너지 조정기들의 첫 번째의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각으로 로드 하기 위해 구성될 수 있고, 새로운 값은 다른 에너지 조정기들 중 적어도 하나의 고 전압 설정값보다 더 클 수 있다. 재구성된 조정기(30)는 그것의 관련된 에너지 스토리지 디바이스(40)로부터 DC 버스(50)로 에너지를 이동시키는 것을 시작할 수 있을 것이다. 연결된 로드는 에너지를 소비할 수 있거나 또는, 만약 이동된 에너지가 로드들 요구사항들을 초과한다면, 나머지 조정기들(30)이 DC 버스(50)로부터 그것들의 관련된 에너지 스토리지 디바이스들(40)로 에너지를 이동시킬 수 있을 것이다. 중앙 인터페이스(80)가 에너지 스토리지 디바이스(40)가 방전되는 것에 대응하는 신호를 수신하는 때에는, 제1 에너지 조정기의 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각의 값은 그것들의 원래의 동작 값들로 재설정될 수 있다. 중앙 인터페이스(80) 상에서 실행하는 프로그램은 한 순간에 하나의 조정기(30)를 순차적으로 방전하기 위해 유사하게 구성될 수 있고, 전력 시스템(10)은 에너지 스토리지 디바이스들(40)의 각각 상에서 방전 사이클들을 수행하는 동안에 동작하게(operational) 남아있을 수 있다. 전압 밴드들을 활용하는 두 개의 특정한 예들이 논의되었음에도 불구하고, 즉 에너지 스토리지 디바이스들(40)의 활용을 보장하기 위해 그리고 에너지 스토리지 디바이스들(40)을 순차적으로 방전/충전하기 위해, 전압 밴드들의 많은 다른 구성들이 다른 희망된 동작 상태들을 달성하기 위해 구성될 수 있다는 것으로 이해될 수 있다.
발명은 그것의 어플리케이션에서 여기에서 제시된 컴포넌트들의 구조 및 배치들의 세부사항들로 제한되지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 발명은 다른 실시예들일 수 있고 다양한 방법들로 실행되거나 수행될 수 있다. 전술한 변화들 및 변경들은 제시된 발명의 범주내에 있을 수 있다. 여기에서 개시되고 정의된 발명은 텍스트 및/또는 도면들로부터 언급된 또는 명백한 두 개 이상의 개별적인 특성들의 모든 대체가능한 조합들로 확장될 수 있음이 또한 이해될 수 있다. 이러한 상이한 조합들 모두는 제시된 발명의 다양한 대체가능한 측면들을 구성할 수 있다. 여기에서 서술된 실시예들은 발명을 실행하는 것에 대해 알려진 최고의 모드들을 설명할 수 있고 해당 기술에서 숙련된 다른 사람들이 발명을 활용하는 것을 가능하게 할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    공통 직류(Direct Current; DC) 버스;
    복수의 에너지 스토리지(storage) 디바이스들; 및
    복수의 에너지 조정기들(regulators) - 각 에너지 조정기는 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션(connection) 및 상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제2 커넥션을 포함함 -;,
    를 포함하고,
    각 에너지 조정기는,
    복수의 스위치들 - 각 스위치는 스위칭 신호에 따라 선택적으로 에너지를 공급받고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 및 제2 커넥션들 간의 에너지 이동을 제어함 -;
    상기 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호;
    제어 프로그램, 저 전압 설정값(low voltage setpoint) 및 고 전압 설정값(high voltage setpoint)을 적어도 저장하는 메모리 디바이스; 및
    상기 전압 신호, 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 함수(function)로서 상기 복수의 스위치들의 각각에 대한 상기 스위칭 신호들을 생성하는 상기 제어 프로그램을 실행하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 복수의 에너지 조정기들로부터 선택되는 제1 에너지 조정기는
    상기 전압 신호가 상기 제1 에너지 조정기의 상기 고 전압 설정값보다 큰 경우, 상기 공통 DC 버스로부터의 에너지를 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 상기 제1 에너지 조정기가 연결된 것에 전송하고, 상기 전압 신호가 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값보다 작은 경우, 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 상기 제1 에너지 조정기가 연결된 것으로부터의 에너지를 상기 공통 DC 버스로 전송하고;
    상기 복수의 에너지 조정기로부터 선택되는 제2 에너지 조정기는
    상기 전압 신호가 상기 제2 에너지 조정기의 상기 고 전압 설정값보다 큰 경우, 상기 공통 DC 버스로부터의 에너지를 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 상기 제2 에너지 조정기가 연결된 것에 전송하고, 상기 전압 신호가 상기 제2 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값보다 작은 경우, 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 상기 제2 에너지 조정기가 연결된 것으로부터의 에너지를 상기 공통 DC 버스로 전송하는 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값은 상기 제2 에너지 조정기의 상기 각각의 저 전압 설정값 또는 고 전압 설정값과 상이한 전력 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 에너지 스토리지 디바이스는 제2 에너지 스토리지 디바이스와 상이한 구조(construction)이고 상기 제1 에너지 조정기 및 상기 제2 에너지 조정기의 양자에 대한 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 각각은 상기 제1 에너지 스토리지 디바이스 및 상기 제2 에너지 스토리지 디바이스의 각각의 상기 구조의 함수인 전력 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    저장된 프로그램을 실행하도록 구성된(configured) 프로세서 및 적어도 상기 프로그램 및 상기 에너지 조정기들에 대한 상기 전압 설정값들의 각각의 복사(copy)를 저장하는 메모리 디바이스를 갖는 상기 에너지 조정기들의 각각과 통신하는 중앙 제어기(controller)
    를 더 포함하는 전력 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중앙 제어기는 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값과 상기 제2 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값을 교환하기 위해 상기 저장된 프로그램을 상기 프로세서 상에서 주기적으로 실행하도록 구성되는 전력 제어 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    새로운 값을 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 각각에 로드하고 - 상기 새로운 값들의 각각은 상기 제2 에너지 조정기의 상기 고 전압 설정값보다 더 큼 -,
    상기 제1 에너지 조정기에 연결된 제1 에너지 스토리지 디바이스가 방전(discharged)된 것에 대응하는 신호를 수신하고
    상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 각각의 상기 값을 그것들의 원래의 동작 값(operating value)으로 리셋하도록,
    상기 중앙 제어기는 상기 저장된 프로그램을 상기 프로세서 상에서 주기적으로 실행하도록 구성된 전력 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 전력 생성 소스(power generating source)에 전기적으로 연결된 입력 및 상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 출력을 갖는 하나의 에너지 변환기(converter)
    를 더 포함하고
    각 에너지 변환기는
    복수의 스위치들 - 각 스위치는 스위칭 신호에 따라 선택적으로 에너지를 공급받고, 상기 복수의 스위치들은 상기 입력 및 상기 출력 간의 에너지 이동을 제어함 ;
    상기 DC 버스 상에 존재하는 상기 DC전압의 상기 진폭에 대응하는 전압 신호;
    적어도 제어 프로그램 및 모드 선택 설정값(mode select setpoint)을 저장하는 메모리 디바이스; 및
    상기 전압 신호 및 상기 모드 선택 설정값의 함수로서 상기 입력으로부터 상기 출력으로 에너지를 이동시키는 상기 스위칭 신호들을 생성하는 상기 제어 프로그램을 실행하는 프로세서
    를 포함하는 전력 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    만약 상기 DC 전압 신호가 상기 모드 선택 설정값보다 더 작으면 상기 프로세서는 상기 소스에 의해 생성된 에너지의 최대량을 상기 DC 버스로 이동시키는 제1 동작 모드에서 상기 제어 프로그램을 실행하고,
    만약 상기 DC 전압 신호가 상기 모드 선택 설정값보다 더 크면 상기 프로세서는 상기 소스에 의해 생성된 에너지를 상기 DC 버스로 감소된 전송률로 이동시키는 제2 동작 모드에서 상기 제어 프로그램을 실행하는 전력 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소스에 의해 생성된 상기 에너지가 상기 DC 버스로 이동되는 상기 전송률은 상기 전압 신호 및 상기 모드 선택 설정값 간의 차이의 함수인 전력 제어 시스템.
  10. 공통 DC 버스에 연결되는 복수의 에너지 스토리지 디바이스들 간의 에너지 이동을 관리하는 방법에 있어서,
    적어도 제1 및 제2 에너지 조정기에서 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 각각을 구성하는 단계 - 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값 중 적어도 하나는 상기 제2 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 또는 상기 고 전압 설정값과 상이함 -;
    상기 제1 에너지 조정기 및 상기 제2 에너지 조정기를 공통 직류(Direct Current; DC) 버스로 연결하는 단계 - 상기 제1 에너지 조정기 및 상기 제2 에너지 조정기 각각은 상기 에너지 스토리지 디바이스들 중의 적어도 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션 및 상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제 2 커넥션을 가짐 -;
    상기 공통 DC 버스 상에 존재하는 DC 전압의 진폭에 대응하는 신호를 상기 제1 및 제2 에너지 조정기 각각에서 실행하는 프로세서에서 수신하는 단계;
    상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기 각각에서, 상기 DC 전압 신호를 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값과 비교하는 단계 - 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값 각각은 상기 에너지 조정기 내의 메모리 디바이스 내에 저장되어 있음 -; 및
    상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기 각각 및 상기 DC 버스 간에서 다른 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기에 독립적으로 에너지를 이동시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 DC 전압 신호가 상기 고 전압 설정값보다 더 큰 경우 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기 각각은 상기 공통 DC 버스로부터 상기 연결된 에너지 스토리지 디바이스로 에너지를 이동시키고,
    상기 전압 신호가 상기 저 전압 설정값보다 더 작은 경우 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기 각각은 상기 연결된 에너지 스토리지 디바이스로부터 상기 공통 DC 버스로 에너지를 이동시키는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    주기적인 간격으로, 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값을 상기 제2 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값과 교환하는 단계
    를 더 포함하는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    주기적인 간격으로, 새로운 값을 상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 각각으로 로드하는 단계 - 상기 새로운 값들의 각각은 상기 제2 에너지 조정기의 고 전압 설정값보다 더 큼 -;
    상기 제1 에너지 조정기에 연결된 제1 에너지 스토리지 디바이스가 방전된 것에 대응하는 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 에너지 조정기의 상기 저 전압 설정값 및 상기 고 전압 설정값의 각각의 상기 값을 그것들의 원래의 동작 값(operating value)으로 리셋하는 단계
    를 더 포함하는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    제14항의 단계들을 주기적으로 실행하도록 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기의 각각을 스케쥴링하여 한 순간에 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기 중 오직 하나만이 제14항의 상기 단계들을 실행하는 초기의 단계
    를 더 포함하는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    적어도 하나의 에너지 변환기(converter)를 상기 공통 DC 버스에 연결하는 단계 - 각 에너지 변환기는 전력 생성 소스(power generating source)에 전기적으로 연결된 입력 및 상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 출력을 가짐-;
    각 에너지 변환기에서 실행하는 프로세서에서 상기 공통 DC 버스 상에 존재하는 상기 DC 전압의 상기 진폭에 대응하는 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 에너지 변환기들 중에서 선택되는 다른 에너지 변환기에 독립적이고 및 상기 제1 및 상기 제2 에너지 조정기들에 독립적으로 상기 적어도 하나의 에너지 변환기들 중에서 선택되는 제1 에너지 변환기 및 상기 DC 버스 간에서 에너지를 이동시키는 단계
    를 더 포함하는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 DC 전압 신호가 모드 선택 설정값(mode select setpoint)보다 더 작은 경우 각 에너지 변환기는 상기 소스에 의해 생성된 에너지의 최대량을 상기 DC 버스로 이동시키는 제1 동작 모드에서 상기 전력 생성 소스 및 상기 DC 버스 간에서 에너지를 이동시키고,
    상기 DC 전압 신호가 상기 모드 선택 설정값보다 더 큰 경우 상기 소스에 의해 생성된 에너지를 제2 동작 모드에서 상기 DC 버스로 감소된 효율로 이동시키는 에너지 이동을 관리하는 방법.
  18. 적어도 하나의 에너지 소스(source) 및 적어도 하나의 로드(load) 간의 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템에 있어서,
    공통 DC 버스;
    적어도 하나의 에너지 변환기(converter); 및
    역변환기(inverter)
    를 포함하고,
    상기 에너지 변환기는,
    상기 적어도 하나의 에너지 소스(source)의 하나에 전기적으로 연결된 입력;
    상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 출력; 및
    상기 공통 DC 버스 상에 존재하는 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호
    를 더 포함하고,
    각 에너지 변환기는 상기 전압 신호의 함수로서 상기 에너지 소스로부터 상기 공통 DC 버스로 에너지를 이동시키도록 구성되고,
    상기 역변환기는,
    상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제1 커넥션;
    유틸리티 그리드(utility grid)에 연결된 제2 커넥션; 및
    상기 공통 DC 버스 상에 존재하는 상기 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호
    를 더 포함하고,
    상기 역변환기는 상기 전압 신호, 고 전압 설정값 및 저 전압 설정값의 함수로서 선택적으로 상기 공통 DC 버스 및 상기 유틸리티 그리드(utility grid) 간에서 양방향으로(bidirectionally) 에너지를 이동시키도록 설정되는
    적어도 하나의 에너지 소스(source) 및 적어도 하나의 로드(load) 간의 에너지 이동을 관리하는 전력 제어 시스템
  19. 제18항에 있어서,
    적어도 하나의 에너지 스토리지 디바이스; 및
    적어도 하나의 에너지 조정기
    를 더 포함하고
    상기 에너지 조정기는,
    상기 에너지 스토리지 디바이스들 중 하나에 전기적으로 연결된 제1 커넥션;
    상기 공통 DC 버스에 전기적으로 연결된 제2 연결; 및
    상기 공통 DC 버스 상에 존재하는 상기 전압의 진폭에 대응하는 전압 신호
    를 더 포함하고,
    상기 에너지 조정기는 상기 전압 신호, 저 전압 설정값 및 고 전압 설정값의 함수로서 상기 공통 DC 버스 및 상기 에너지 스토리지 디바이스 간에서 양방향으로 에너지를 선택적으로 이동시키도록 구성된 전력 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    설정값들의 각각의 복사(copy)를 저장하고 운영자(operator)가 상기 설정값들의 각각을 구성하도록 허용하는 사용자 인터페이스를 갖는 중앙 인터페이스
    를 더 포함하고,
    상기 중앙 인터페이스는 상기 설정값들 중 적어도 하나를 주기적으로 재구성(reconfigure)하는 저장된 프로그램을 실행하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 전력 제어 시스템.
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