WO2022114464A1 - 직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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남원석
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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a DC/DC converter and a method for controlling the same.
  • an energy storage system (ESS) is used.
  • the energy storage system receives power and charges the battery.
  • the energy storage system supplies power by discharging the power charged from the battery when power is needed. This allows the energy storage system to supply power flexibly.
  • the power supply system when the power supply system includes the energy storage system, it operates as follows.
  • the energy storage system discharges the electrical energy stored in the battery when the load or grid is overloaded.
  • the energy storage system receives power from the power generation device or the system and charges the battery.
  • the energy storage system when the energy storage system independently exists regardless of the power supply system, the energy storage system receives idle power from an external power supply and charges the battery. Also, when the system or load is overloaded, the energy storage system supplies power by discharging the power charged from the battery.
  • Such an energy storage system performs droop control in order to improve stability during a charging or discharging operation of a battery.
  • the energy storage system performed droop control according to the state of charge (SOC) of the battery.
  • SOC state of charge
  • the conventional droop control method has a disadvantage in that the charging/discharging voltage and the droop curve are fixed, so that the operating point of the DC/DC converter is changed only along the predetermined droop curve.
  • the power output is fixed to 0 in the idle section, there is a problem in that an unresponsive section occurs during voltage drop or rise.
  • discharging and idle operation are impossible, when located within the discharging voltage section, charging and idle operation are impossible, and charging and discharging are impossible in the idle section.
  • An object of the present invention is to provide a DC/DC converter capable of actively changing a droop control curve and an operating point, and a control method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a DC/DC converter with improved compatibility and control safety by matching inverters of various manufacturers with different operating areas and a control method thereof.
  • receiving a required power value from an inverter receiving a reference voltage value from the inverter; calculating a slope of a droop control curve according to the reference voltage value and the required power value; receiving a link voltage value from a DC link capacitor; calculating an output power value by substituting a difference between the link voltage value and the reference voltage value into the slope; and calculating a target current value according to the output power value.
  • Calculating the slope of the droop control curve may include calculating a right slope based on the reference voltage value; and calculating a left slope based on the reference voltage value.
  • the calculating of the right slope may include calculating the right slope of the droop control curve using the reference voltage value and the required power value as operating points according to Equation 1 below.
  • Equation 1 Slope 1 is the right slope of the droop control curve based on the reference voltage value, P H,Limit is the maximum charging power value, V H,Limit is the maximum charging power starting voltage value, and P set is It is the required power value input from the inverter, and V ref is the reference voltage value input from the inverter)
  • the calculating of the left slope may include calculating the left slope of the droop control curve using the reference voltage value and the required power value as operating points according to Equation 2 below.
  • Equation 2 Slope 2 is the left slope of the droop control curve based on the reference voltage value, P L,Limit is the maximum discharge power value, V L,Limit is the maximum discharge power starting voltage value, and P set is It is the required power value input from the inverter, and V ref is the reference voltage value input from the inverter)
  • the method may further include outputting the target current value to the battery.
  • an input unit for receiving a required power value and a reference voltage value from an inverter and receiving a link voltage value from a DC link capacitor; and calculating a slope of a droop control curve according to the reference voltage value and the required power value, and calculating an output power value by substituting a difference value between the link voltage value and the reference voltage value into the slope, and the output power value It may include a control unit for calculating the target current value according to the.
  • the DC/DC converter and its control method can change the operating point of the DC/DC converter.
  • response stability according to voltage fluctuations in the entire operating voltage section may be improved.
  • FIG. 1 is a view for explaining a schematic configuration of a power supply system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view for explaining an energy storage system according to an embodiment.
  • FIG 3 is a view for explaining a DC/DC converter according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram of a control system according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a control unit according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a droop control curve of an energy storage system according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a voltage-power plane for explaining an operation region of a control unit according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a voltage-power plane for explaining an operation region of a control unit according to an embodiment.
  • 9 is a voltage-power plane for explaining an operating region of a control unit according to an embodiment.
  • 10 is a voltage-power plane for explaining an operation region of a control unit according to an embodiment.
  • FIG. 11 is an operation flowchart of a method for controlling a DC/DC converter according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the advantage of expanding the operating range for the proposed droop control compared to the existing droop control.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or more than one) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • top (above) or under (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components.
  • upper (upper) or lower (lower) when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.
  • the power supply system 1 includes a power generation device 10 , an energy storage system 20 , an inverter 30 , an AC filter 40 , an AC/AC converter 50 , and a system 60 , a system control unit 80 , and a load 70 .
  • the power generation device 10 may generate electrical energy.
  • the power generation device 10 may be a solar cell array.
  • a solar cell array is a combination of a plurality of solar cell modules.
  • the solar cell module may be a device that converts solar energy into electrical energy by connecting a plurality of solar cells in series or in parallel to generate a predetermined voltage and current. Therefore, the solar cell array can absorb solar energy and convert it into electrical energy.
  • the power generation device 10 when the power generation device 10 is a wind power generation system, the power generation device 10 may be a fan that converts wind energy into electrical energy.
  • the power generation device 10 is not limited thereto, and may be configured as a tidal power generation system in addition to the solar power generation system and the wind power generation system.
  • the power generation device 10 is not limited to the above-mentioned types, and may include all power generation systems that generate electrical energy using renewable energy, such as solar heat or geothermal heat.
  • the power supply system 1 may supply power through only the energy storage system 20 without the power generation device 10 .
  • the power supply system 1 may not include the power generation device 10 .
  • the inverter 30 may convert DC power into AC power. More specifically, DC power supplied by the power generation device 10 or DC power discharged by the energy storage system 20 may be converted into AC power.
  • the AC filter 40 may filter noise of power converted into AC power. Also, the AC filter 40 may be omitted according to an embodiment.
  • the AC/AC converter 50 converts the voltage of the noise-filtered AC power so that the AC power can be supplied to the system 60 or the load 70, and converts the converted AC power to the system 60 or the load ( 70) can be supplied.
  • the AC/AC converter 50 may be omitted.
  • the system 60 is a system in which many power plants, substations, transmission and distribution lines, and loads are integrated to generate and use electric power.
  • the load 70 may consume electric power by receiving electric energy from a power generation system such as the power generation device 10 or the energy storage system 20 .
  • the energy storage system (20; ESS; Energy Storage System) may receive electric energy from the power generation device 10 and charge it, and discharge the charged electric energy according to the power supply and demand situation of the system 60 or the load 70. . More specifically, when the system 60 or the load 70 is a light load, the energy storage system 20 may be charged by receiving idle power from the power generation device 10 . When the system 60 or the load 70 is overloaded, the energy storage system 20 may supply power to the system 60 or the load 70 by discharging the charged power. In addition, the energy storage system 20 may be electrically connected to the generator 10 and may be connected between the generator 10 and the inverter 30 to be electrically connected to the inverter 30 .
  • the system controller 80 may control operations of the energy storage system 20 , the inverter 30 , and the AC/AC converter 50 . More specifically, the system controller 80 may control charging and discharging of the energy storage system 20 . When the system 60 or the load 70 is overloaded, the system controller 80 may control the energy storage system 20 to supply power to deliver power to the system 60 or the load 70 . . When the system 60 or the load 70 is a light load, the system controller 80 may control the external power supply or the power generation device 10 to supply power to the energy storage system 20 .
  • FIG. 2 is a view for explaining an energy storage system according to an embodiment.
  • the energy storage system 20 may include a DC/DC converter 100 , a battery 200 , and a charging control unit 300 .
  • the energy storage system 20 may be connected to the inverter 30 through the DC link capacitor 90 . That is, the DC link capacitor 90 may be disposed between the energy storage system 20 and the inverter 30 . Accordingly, the energy storage system 20 may receive the DC voltage Vdc of the DC link capacitor 90 in the charging mode and provide the DC voltage Vdc to the DC link capacitor 90 in the discharge mode.
  • the battery 200 may receive charging power from the DC/DC converter 100 in the charging mode, and may perform a charging operation based on the received power. Also, the battery 200 may output pre-stored power to the DC/DC converter 100 in the discharging mode. Also, the battery 200 may include a plurality of battery cells to perform a charging operation and a discharging operation.
  • the charging control unit 300 may include a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the charging controller 300 may provide battery state information on the state of the battery 200 to the system controller 80 .
  • the charging control unit 300 monitors at least one of voltage, current, temperature, remaining power, and charging state of the battery 200 , and transmits the monitored state information of the battery 200 to the system control unit 80 . can transmit
  • the charging control unit 300 may allow a plurality of battery cells to maintain an appropriate voltage while charging or discharging.
  • the charging control unit 300 may operate based on a control signal of the system control unit 80 .
  • the charging control unit 300 may control the DC/DC converter 100 according to the monitored state information of the battery 200 .
  • the charging control unit 300 may control the DC/DC converter 100 according to a charging mode or a discharging mode. More specifically, the charging control unit 300 provides a charge control signal or a discharge control signal for controlling the DC/DC converter 100 to the converter control unit of the DC/DC converter 100 , and the DC/DC converter 100 . The converter control unit of the may provide the PWM signal to the switch of the DC/DC converter 100 based on the charge control signal or the discharge control signal. Also, the charging control unit 300 may control the DC/DC converter 100 for initial charging of the DC link capacitor 90 in the discharging mode of the battery 200 .
  • the charging control unit 300 provides an initial charging control signal for controlling the DC/DC converter 100 to the converter control unit of the DC/DC converter 100 , and the converter control unit of the DC/DC converter 100 is initially An initial charging switch signal may be provided to the switch of the DC/DC converter 100 based on the charging control signal. Also, the charging control unit 300 may control the DC/DC converter 100 in order to increase the power conversion efficiency of the DC/DC converter 100 .
  • the charging control unit 300 provides a power conversion efficiency control signal capable of increasing the power conversion efficiency of the DC/DC converter 100 to the converter control unit of the DC/DC converter 100, and the DC/DC converter ( The converter control unit of 100 ) may provide a PWM signal to the switch of the DC/DC converter 100 based on the power conversion efficiency control signal.
  • the DC/DC converter 100 may convert the magnitude of DC power supplied by the energy storage system 20 in the charging mode or supplied in the discharging mode. More specifically, the DC/DC converter 100 converts the DC power provided from the generator 10 or the inverter 30 to the DC link capacitor 90 into a voltage level for charging the battery 200 and converts it into a battery ( 200) can be provided. Also, the DC/DC converter 100 may convert the DC power provided by the battery 200 to a voltage level that the inverter 30 can use and provide it to the DC link capacitor 90 .
  • FIG 3 is a view for explaining a DC/DC converter according to an embodiment.
  • the DC/DC converter 100 may convert the amount of DC power supplied by the energy storage system 20 in the charging mode or supplied in the discharging mode. That is, the DC/DC converter 100 may be a bidirectional DC/DC converter. More specifically, the DC/DC converter 100 converts the DC power provided from the generator 10 or the inverter 30 to the DC link capacitor 90 into a voltage level for charging the battery 200 and converts it into a battery ( 200) can be provided. Also, the DC/DC converter 100 may convert the DC power provided by the battery 200 into a voltage level that the inverter 30 can use and provide it to the DC link capacitor 90 .
  • the DC/DC converter 100 may operate in a charging mode, an idle operation mode, and a discharging mode based on the voltage provided from the DC link capacitor 90 . That is, the DC/DC converter 100 monitors the voltage provided from the DC link capacitor 90 even if the control signal of the charging control unit 300 is not provided to determine whether the charging mode, the idle operation mode, and the discharging mode are operated. can work
  • the DC/DC converter 100 may include an overcurrent protection circuit unit 110 , a bridge circuit unit 120 , a control unit 130 , a DC stabilization circuit unit 140 , and a sensing unit 150 .
  • the control unit 130 may control the bridge circuit unit 120 .
  • the control unit 130 may generate a PWM signal based on the control signal provided from the charging control unit 300 and provide it to the bridge circuit unit 120 including the switch.
  • the controller 130 may determine the operation mode and output power according to the magnitude of the voltage provided from the DC link capacitor 90 .
  • the controller 130 may generate a PWM signal based on the determined output power and provide it to the bridge circuit unit 120 including the switch. A detailed description of another example will be described later.
  • the overcurrent protection circuit unit 110 may prevent EOS or overcurrent flowing into or out of the energy storage system 20 .
  • the overcurrent protection circuit unit 110 may be disposed between the first terminal Na to which the DC link capacitor 90 is connected and the bridge circuit unit 120 .
  • the overcurrent protection circuit unit 110 may include a circuit breaker. In this case, the overcurrent protection circuit unit 110 may open between the first terminal Na and the bridge circuit unit 120 when EOS or overcurrent flows into the energy storage system 20 . Accordingly, the overcurrent protection circuit unit 110 may block input and output of the energy storage system 20 and an external current.
  • the bridge circuit unit 120 may be disposed between the overcurrent protection circuit unit 110 and the DC stabilization circuit unit 140 to be electrically connected to each component.
  • the bridge circuit unit 120 may drop the DC voltage of the DC power input from the overcurrent protection circuit unit 110 in the step-down mode and output it to the DC stabilization circuit unit 140 .
  • the bridge circuit unit 120 may increase the DC voltage of the DC power input from the DC stabilization circuit unit 140 in the step-up mode and output it to the overcurrent protection circuit unit 110 .
  • the bridge circuit unit 120 may include one or more switches.
  • the bridge circuit unit 120 may be an insulated full bridge circuit.
  • the bridge circuit unit 120 may be a non-isolated full bridge circuit.
  • the present invention is not limited thereto, and the bridge circuit unit 120 may be configured as a half bridge circuit.
  • the bridge circuit unit 120 may operate based on the PWM signal of the control unit 130 .
  • the DC stabilization circuit unit 140 may operate to increase the DC voltage in the step-up mode of the bridge circuit unit 120 and may operate to decrease the DC voltage in the step-down mode. Also, the DC stabilization circuit unit 140 may be an LC filter. The DC stabilization circuit unit 140 may be connected to the second terminal Nb.
  • the sensing unit 150 may sense the voltage of the first terminal Na and provide it to the control unit 130 .
  • the voltage of the first terminal Na may be a DC voltage provided by the DC link capacitor 90 .
  • the sensing unit 150 may be controlled by the control unit 130 .
  • another embodiment can quickly determine the operating mode of charging or discharging the battery.
  • another embodiment does not require a separate communication line and a communication unit for droop control when charging or discharging the battery.
  • another embodiment enables rapid droop control when charging or discharging a battery.
  • FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining a control unit according to an embodiment
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a droop control curve of an energy storage system according to an embodiment
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a target current determiner of FIG. 5
  • FIG. 8 is a view for explaining the current control unit of FIG. 5 .
  • the control unit 130 of the DC/DC converter 100 includes an input unit 131, an operation mode determination unit 132, a slope calculation unit 133, an output power value calculation unit ( 134 ), a target current calculator 135 , and a current controller 136 .
  • the input unit 131 may receive a required power value and a reference voltage value from the inverter, and may receive a link voltage value from the DC link capacitor.
  • the operation mode determiner 132 may determine the operation mode based on the required power value and the reference voltage value received from the inverter. More specifically, upon receiving the required power value and the reference voltage value, the control unit 130 sets a new operating point, and the operation mode determiner 132 may set the operating mode according to the newly set operating point. For example, the operation mode determiner 132 may calculate a threshold voltage for determining the charging and discharging modes according to the reference voltage value and the required power value, and determine the operation mode according to the threshold voltage. The operation mode determiner 132 may set a voltage value corresponding to the operating point as a threshold voltage, and may determine a right direction as a charging area and a left direction as a discharge area based on the threshold voltage.
  • the input unit 131 and the operation mode determiner 132 may receive the inverter operation region from the inverter to set and determine the operation range. In addition, by receiving the required power value from the link voltage and the inverter, it is possible to determine and output the charging and discharging operation modes through this.
  • the control unit 130 calculates a new slope of the droop control curve based on the newly set operating point, and the operation mode determiner 132 compares the input link voltage value with the operating point thereafter to determine the charging mode, A discharge mode or an idle operation mode can be determined.
  • the operation mode determiner 132 may determine the charging mode when the link voltage value is equal to or greater than the reference voltage value.
  • the operation mode determiner 132 may determine the discharge mode when the link voltage value is equal to or less than the reference voltage value.
  • the operation mode determiner 132 may determine the idle mode when the link voltage value is the same as the reference voltage value.
  • FIG. 6 illustrates a case in which the required power value of the inverter is 0 [W], and the reference voltage value is set as a default.
  • the DC/DC converter 100 receives the required power value and the reference voltage value from the inverter, a new operating point is set, and the operation mode determining unit 132 is newly set The operation mode is set according to the operation point.
  • the output power may be limited to the maximum power including the maximum power.
  • the maximum power may include a maximum charging power (PCMax) and a maximum discharging power (PDMax).
  • the maximum charging power (PCMax) may be a power value at which the output power may be maximized in the charging mode in which the operation mode is the charging mode.
  • the maximum discharging power PDMax may be a power value at which the output power may be maximized in the discharging mode in which the operation mode is the discharging mode.
  • the operation mode determiner 132 may determine the operation mode according to the voltage state of the battery 200 . More specifically, the operation mode determiner 132 may operate in the charging mode when the voltage of the battery 200 is equal to or greater than a predetermined voltage.
  • the operation mode determiner 132 may determine the operation mode and output power according to the user's control. In this case, the user can determine the operation mode and output power either directly or using communication.
  • the operation mode determiner 132 may determine the operation mode and output power by selecting any one of one example, another example, and another example.
  • the slope calculating unit 133 may calculate the slope of the droop control curve according to the reference voltage value and the required power value.
  • the slope calculating unit 133 may calculate a right slope based on the reference voltage value and calculate a left slope based on the reference voltage value.
  • the slope calculating unit 133 may calculate the right slope of the droop control curve using the reference voltage value as the operating point according to Equation 1 below.
  • Equation 1 Slope 1 is the right slope of the droop control curve based on the reference voltage value, P H,Limit is the maximum charging power value, V H,Limit is the maximum charging power starting voltage value, and P set is the inverter It is the required power value input from , and V ref is the reference voltage value input from the inverter.
  • the slope calculating unit 133 may calculate a left slope using the reference voltage value as an operating point according to Equation 2 below.
  • Equation 2 Slope 2 is the left slope of the droop control curve based on the reference voltage value, P L,Limit is the maximum discharge power value, V L,Limit is the maximum discharge power starting voltage value, and P set is the inverter It is the required power value input from , and V ref is the reference voltage value input from the inverter.
  • a right slope of the droop control curve may be a charging power slope
  • a left slope may mean a discharge power slope.
  • the charging power slope and the discharging power slope may be different from each other, but not limited thereto, and may be the same as each other.
  • the output power value calculating unit 134 may calculate the output power value by substituting the difference between the link voltage value and the reference voltage value into the slope.
  • the output power value calculator 134 may perform duty value compensation using the target current generation value and the feedback current.
  • the output power value calculating unit 134 may calculate the output power value by multiplying the difference value obtained by subtracting the reference voltage value from the link voltage value by the left slope of the droop control curve in the discharging mode.
  • the output power value calculating unit 134 may calculate the output power value by multiplying the difference value obtained by subtracting the link voltage value from the reference voltage value by the right slope of the droop control curve.
  • the output power value calculating unit 134 may generate a current command by reflecting the target power value in a newly created droop control curve according to the calculated slope. That is, the power command may be generated according to the link voltage, and the current command may be generated by compensating the power command value according to the required power value of the inverter and the reference voltage value.
  • the target current determiner 135 determines the operation mode and output power A target current may be determined based on .
  • the target current determiner 135 may determine the final duty based on the basic duty value and the current compensation duty value according to the input/output voltage.
  • the target current determiner 135 may receive the operation mode output and switch the current command according to the mode.
  • the current controller 136 may output the target current value to the battery.
  • the current control unit 136 includes a charging current control unit 1361 , a discharging current control unit 1363 , and an idle control unit 1362 , and each of the control units 1361 to 1363 may operate according to the output operation mode.
  • the current controller 136 may generate a PWM signal that is a switching signal based on the determined target current.
  • the controller sets a new operating point when receiving a required power value and a reference voltage value from the inverter, and calculates the slope of the droop control curve according to the newly set operating point.
  • the calculated slope is reflected in the droop control curve to generate a new droop control curve, and the controller may calculate the output power and the target current by substituting the link voltage value into the new droop control curve.
  • FIG. 8 is a voltage-power plane for explaining an operation region of a control unit according to an embodiment.
  • control unit may receive a required power value of 0 [W] from the inverter. Also, the input unit may receive a link voltage value of 400 [V] from the DC link capacitor.
  • the controller may calculate a right slope and a left slope of the droop control curve based on the reference voltage value according to the received power demand value.
  • the slope of the droop control curve may be calculated as 350, which was initially set.
  • the control unit calculates a difference value between the reference voltage value 410 [V], which is a set value, and the link voltage value 400 [V], substitutes the calculated difference value into the previously calculated slope and adds the required power value to the output power value can be calculated.
  • the control unit may calculate the output power value by substituting the difference value to the left slope, and in the charging mode, the output power value may be calculated by substituting the difference value into the right slope.
  • the controller may calculate an output power value of -3500 [W] by adding the difference value to the calculated slope of -3500 [W] and the required power value of 0 [W].
  • the controller may calculate the target current value by dividing the output power value by the battery voltage.
  • the controller may calculate the target current value of -35 [A] by dividing the output power value of -3500 [W] by the battery voltage of 100 [V].
  • 9 is a voltage-power plane for explaining the operation region of the control unit according to the embodiment.
  • the input unit may receive a required power value of -4500 [W] from the inverter. Also, the input unit may receive a link voltage value of 425 [V] from the DC link capacitor.
  • the controller may calculate the right slope and the left slope of the droop control curve based on the reference voltage value of 425 [V] according to the received power demand value.
  • an operating point may be changed according to a required power value and a reference voltage value, and a left slope of the droop control curve may be changed from an initial setting value of 350 to 71.42 and reflected according to the changed operating point.
  • the control unit calculates a difference value between the reference voltage value 425 [V], which is a setting value, and the link voltage value 425 [V], substitutes the calculated difference value into the previously calculated slope and adds the required power value to the output power value can be calculated.
  • the control unit may calculate the output power value by substituting the difference value to the left slope, and in the charging mode, the output power value may be calculated by substituting the difference value into the right slope.
  • the controller may calculate an output power value of -4500 [W] by adding a value 0 [W] obtained by substituting the difference value to the calculated slope and a required power value of -4500 [W].
  • the controller may calculate the target current value by dividing the output power value by the battery voltage.
  • the controller may calculate the target current value of -45 [A] by dividing the output power value of -4500 [W] by the battery voltage of 100 [V].
  • the controller may output the calculated target current value to the battery.
  • the DC/DC converter receives the required power value from the inverter, calculates a new slope of the droop control curve, and calculates the current output to the battery according to the droop control curve reflecting the newly calculated slope.
  • the operating point of the DC converter can be changed.
  • a quick response is possible without physical voltage fluctuations, and charging, discharging, and idle operation can be performed in all operation sections.
  • 10 is a voltage-power plane for explaining the operation region of the control unit according to the embodiment.
  • the input unit may receive a required power value of -4500 [W] from the inverter. Also, the input unit may receive a link voltage value of 425 [V] from the DC link capacitor.
  • the controller may calculate a right slope and a left slope of the droop control curve based on the reference voltage value of 395 [V] according to the received power demand value.
  • an operating point may be changed according to a required power value and a reference voltage value, and a left slope of the droop control curve may be changed from an initial setting value of 350 to 100 and reflected according to the changed operating point.
  • the control unit calculates a difference value between the reference voltage value 395 [V], which is a set value, and the link voltage value 425 [V], substitutes the calculated difference value into the previously calculated slope and adds the required power value to the output power value can be calculated.
  • the control unit may calculate the output power value by substituting the difference value to the left slope, and in the charging mode, the output power value may be calculated by substituting the difference value into the right slope.
  • the controller may calculate an output power value of -1500 [W] by adding a value 3000 [W] obtained by substituting a difference value of 30 [V] into the calculated slope 100 and a required power value of -4500 [W] .
  • the controller may calculate the target current value by dividing the output power value by the battery voltage.
  • the controller may calculate the target current value of -15 [A] by dividing the output power value of -1500 [W] by the battery voltage of 100 [V].
  • the controller may output the calculated target current value to the battery.
  • the DC/DC converter receives the required power value from the inverter, calculates a new slope of the droop control curve, and calculates the current output to the battery according to the droop control curve reflecting the newly calculated slope.
  • the operating point of the DC converter can be changed.
  • a quick response is possible without physical voltage fluctuations, and charging, discharging, and idle operation can be performed in all operation sections.
  • the input unit may receive a required power value from the inverter ( S1101 ).
  • the input unit may receive a reference voltage value from the inverter (S1102).
  • the operation mode determiner may calculate a threshold voltage for determining the charging and discharging modes according to the reference voltage value and the required power value (S1103).
  • the controller may calculate the slope of the droop control curve based on the threshold voltage according to the reference voltage value and the required power value ( S1104 ).
  • the input unit may receive a link voltage value from the DC link capacitor (S1105).
  • the controller may calculate the output power value by substituting the difference between the link voltage value and the reference voltage value into the slope (S1106).
  • the controller may calculate a target current value according to the output power value (S1107).
  • the controller may output the target current value to the battery (S1108).
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the advantage of expanding the operating range for the proposed droop control compared to the existing droop control.
  • the charging voltage and the discharging voltage are fixed for each inverter, and accordingly, the charging operation area and the discharging operation area are limited within a predetermined range.
  • the DC/DC converter according to the embodiment by newly calculating and applying a droop control curve in real time according to the operating point, it is possible to match inverters of various manufacturers with different operating areas, thereby improving compatibility and control safety. have.
  • ' ⁇ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and ' ⁇ unit' performs certain roles.
  • '-part' is not limited to software or hardware.
  • ' ⁇ ' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Accordingly, as an example, ' ⁇ ' indicates components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and ' ⁇ units' may be combined into a smaller number of components and ' ⁇ units' or further separated into additional components and ' ⁇ units'.
  • components and ' ⁇ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

실시예에 따르면, 인버터로부터 요구 전력 값 및 기준 전압 값을 입력받고, 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받는 입력부; 및 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하고, 상기 링크 전압 값과 상기 기준 전압 값의 차이값을 상기 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산하며, 상기 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법
본 발명의 일실시예는 직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
전기 에너지는 변환과 전송이 용이하여 널리 사용되고 있다. 이러한, 전기 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 사용한다. 에너지 저장 시스템은 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.
구체적으로 전력 공급 시스템이 에너지 저장 시스템을 포함하는 경우 다음과 같이 동작한다. 에너지 저장 시스템은 부하 또는 계통이 과부하인 경우 배터리에 저장된 전기 에너지를 방전한다. 또한 부하 또는 계통이 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 발전 장치 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 배터리에 충전한다.
또한 전력 공급 시스템과 무관하게 에너지 저장 시스템이 독립적으로 존재하는 경우, 에너지 저장 시스템은 외부의 전력 공급원으로부터 유휴 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한 계통 또는 부하가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다.
이러한 에너지 저장 시스템은 배터리의 충전 또는 방전 동작시 안정도를 향상하기 위하여 드룹 제어를 한다. 특히, 에너지 저장 시스템은 배터리의 충전 상태(SOC)에 따라 드룹 제어를 하였다. 그러나, 기존 드룹 제어 방식은, 충방전 전압과 드룹 커브(Droop curve)가 고정되어 있어 정해진 드룹 커브를 따라서만 직류/직류 컨버터의 동작점이 변경된다는 단점이 있다. 또한, 유휴(Idle) 구간에서 전력 출력이 0으로 고정되어 있어 전압 강하시, 또는 상승시에 미 응답 구간이 생긴다는 문제가 있다. 또한, 링크 전압이 충전 전압 구간 내에 위치하는 경우 방전 및 유휴 운전이 불가하고, 방전 전압 구간 내에 위치하는 경우에는 충전 및 유휴 운전이 불가하며, 유휴 구간에서는 충전 및 방전이 불가하다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 드룹 제어 커브 및 동작점을 능동적으로 변경시킬 수 있는직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 동작영역이 상이한 다양한 제조사의 인버터와 매칭되어 호환성 및 제어 안전성이 향상된 직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법을 제공하는데 있다.
실시예에 따르면, 인버터로부터 요구 전력 값을 입력받는 단계; 상기 인버터로부터 기준 전압 값을 입력받는 단계; 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하는 단계; 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받는 단계; 상기 링크 전압 값과 상기 기준 전압 값의 차이값을 상기 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산하는 단계; 및 상기 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산하는 단계를 포함하는 직류/직류 컨버터 제어 방법을 제공한다.
상기 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하는 단계는, 상기 기준 전압 값을 기준으로 우측 기울기를 연산하는 단계; 및 상기 기준 전압 값을 기준으로 좌측 기울기를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 우측 기울기를 연산하는 단계는, 하기 수학식 1에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 우측 기울기를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021011656-appb-img-000001
(수학식 1에서 Slope1은 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 우측 기울기이고, PH,Limit은 최대 충전 전력 값이고, VH,Limit은 최대 충전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
상기 좌측 기울기를 연산하는 단계는, 하기 수학식 2에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 좌측 기울기를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2021011656-appb-img-000002
(수학식 2에서 Slope2는 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 좌측 기울기이고, PL,Limit은 최대 방전 전력 값이고, VL,Limit은 최대 방전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
상기 목표 전류 값을 상기 배터리로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 인버터로부터 요구 전력 값 및 기준 전압 값을 입력받고, 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받는 입력부; 및 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하고, 상기 링크 전압 값과 상기 기준 전압 값의 차이값을 상기 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산하며, 상기 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명인 직류/직류 컨버터 및 이의 제어 방법은 직류/직류 컨버터의 동작점을 변경시킬 수 있다.
또한, 모드 변경시 물리적인 전압 변동에 따른 딜레이를 제거할 수 있다.
또한, 동작 전압 전 구간에서 충전, 방전, 유휴 운전이 가능하다.
또한, 동작 전압 전 구간에서 전압 변동에 따른 응답 안정성이 향상될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 직류/직류 컨버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 제어시스템 블록다이어그램이다.
도 5는 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 드룹 제어 커브를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면이다.
도 8은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도 9는 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도 10은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도 11은 실시예에 다른 직류/직류 컨버터 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 12는 기존 드룹제어 대비 제안한 드룹제어에 관한 동작영역확대의 이점을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10), 에너지 저장 시스템(20), 인버터(30), 교류 필터(40), 교류/교류 컨버터(50), 계통(60), 시스템 제어부(80), 부하(70)를 포함할 수 있다.
발전 장치(10)는 전기 에너지를 생산할 수 있다. 발전 장치(10)가 태양광 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 태양 전지 어레이일 수 있다. 태양 전지 어레이는 복수의 태양전지 모듈을 결합한 것이다. 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정의 전압과 전류를 발생시키는 장치일 수 있다. 따라서 태양전지 어레이는 태양 에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환할 수 있다.
또한 발전 장치(10)가 풍력 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 풍력 에너지를 전기 에너지를 변환하는 팬일수 있다.
한편, 상기 발전 장치(10)는 이에 한정되지 않으며, 상기 태양광 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템 이외에도 조력 발전 시스템으로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 상기 발전 장치(10)는 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니며, 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다.
또한, 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10) 없이 에너지 저장 시스템(20)만을 통하여 전력을 공급할 수 있다.
이 경우 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10)를 포함하지 않을 수 있다.
인버터(30)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 발전 장치(10)가 공급한 직류 전력 또는 에너지 저장 시스템(20)이 방전한 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
교류 필터(40)는 교류 전력으로 변환된 전력의 노이즈를 필터링할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류 필터(40)는 생략될 수 있다.
교류/교류 컨버터(50)는 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있도록 노이즈가 필터링된 교류 전력의 전압의 크기를 변환하고, 변환된 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류/교류 컨버터(50)는 생략될 수 있다.
계통(60)이란 많은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다.
부하(70)는 발전장치(10) 등 발전 시스템 또는 에너지 저장 시스템(20)으로부터 전기 에너지를 공급받아 전력을 소모할 수 있다.
에너지 저장 시스템(20; ESS; Energy Storage System)은 발전장치(10)로부터 전기에너지를 공급받아 충전하고 계통(60) 또는 부하(70)의 전력 수급상황에 따라 충전된 전기 에너지를 방전할 수 있다. 보다 구체적으로 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 발전 장치(10)로부터 유휴 전력을 공급 받아 충전할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 충전된 전력을 방전하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)은 발전장치(10)와 전기적으로 연결되고 인버터(30)와 전기적으로 연결될 수 있도록 발전장치(10)와 인버터(30) 사이에 연결될 수 있다.
시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20), 인버터(30), 교류/교류 컨버터(50)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)이 전력을 공급하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 전달할 수 있도록 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 외부의 전력 공급원 또는 발전 장치(10)가 전력을 공급하여 에너지 저장 시스템(20)에 전달할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 직류/직류 컨버터(100), 배터리(200) 및 충전 제어부(300)를 포함할 수 있다. 에너지 저장 시스템(20)은 직류 링크 캐패시터(90)를 통하여 인버터(30)와 연결될 수 있다. 즉, 직류 링크 캐패시터(90)는 에너지 저장 시스템(20)과 인버터(30) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 에너지 저장 시스템(20)은 충전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 직류 전압(Vdc)을 입력 받고, 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)로 직류 전압(Vdc)을 제공할 수 있다.
배터리(200)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(100)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(100)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
충전 제어부(300)는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 포함할 수 있다. 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링 된 배터리(200)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 모니터링된 배터리(200)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 충전 모드 또는 방전 모드에 따라 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)를 제어하기 위한 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 충전 제어 신호 또는 방전 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 배터리(200)의 방전 모드에서 직류 링크 캐패시터(90)의 초기 충전을 위하여 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 즉, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)를 제어하기 위한 초기 충전 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 초기 충전 제어 신호에 기초하여 초기 충전 스위치 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다. 또한, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)의 전력 변환 효율을 증가시키기 위하여 직류/직류 컨버터(100)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 제어부(300)는 직류/직류 컨버터(100)의 전력 변환 효율을 높일 수 있는 전력 변환 효율 제어 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부에 제공하고, 직류/직류 컨버터(100)의 컨버터 제어부는 전력 변환 효율 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 직류/직류 컨버터(100)의 스위치에 제공할 수 있다.
직류/직류 컨버터(100)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(100)는 발전장치(10) 또는 인버터(30)에서 직류 링크 캐패시터(90)로 제공되는 직류 전력을 배터리(200)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(200)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(100)는 배터리(200)에서 제공하는 직류 전력을 인버터(30)가 이용할 수 있는 전압 크기를 변환하여 직류 링크 캐패시터(90)로 제공할 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 직류/직류 컨버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 직류/직류 컨버터(100)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(100)는 양방향 직류/직류 컨버터일 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(100)는 발전장치(10) 또는 인버터(30)에서 직류 링크 캐패시터(90)로 제공되는 직류 전력을 배터리(200)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(200)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(100)는 배터리(200)에서 제공하는 직류 전력을 인버터(30)가 이용할 수 있는 전압 크기로 변환하여 직류 링크 캐패시터(90)로 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(100)는 직류 링크 캐패시터(90)에서 제공되는 전압에 기초하여 충전 모드, 유휴 동작 모드, 방전 모드로 동작할 수 있다. 즉, 직류/직류 컨버터(100)는 충전 제어부(300)의 제어 신호의 제공이 없어도 직류 링크 캐패시터(90)에서 제공되는 전압을 모니터링하여 충전 모드, 유휴 동작 모드 및 방전 모드의 동작여부를 결정하고 동작할 수 있다.
직류/직류 컨버터(100)는 과전류 보호 회로부(110), 브릿지 회로부(120), 제어부(130), 직류 안정화 회로부(140) 및 센싱부(150)을 포함할 수 있다.
제어부(130)은 브릿지 회로부(120)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(130)는 충전 제어부(300)에서 제공된 제어 신호에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(120)에 제공할 수 있다. 다른 예로, 제어부(130)는 직류 링크 캐패시터(90)에서 제공되는 전압의 크기에 따라 동작 모드 및 출력 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 결정된 출력 전력에 기초하여 PWM 신호를 생성하여 스위치를 포함하는 브릿지 회로부(120)에 제공할 수 있다. 다른 예에 관한 구체적인 설명은 후술한다.
과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 과전류 보호 회로부(110)는 직류 링크 캐패시터(90)가 연결된 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호 회로부(110)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 단(Na)과 브릿지 회로부(120) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호 회로부(110)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.
브릿지 회로부(120)는 과전류 보호 회로부(110)와 직류 안정화 회로부(140) 사이에 배치되어 각 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 브릿지 회로부(120)는 스텝 다운 모드에서 과전류 보호 회로부(110)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 강하 시켜 직류 안정화 회로부(140)로 출력할 수 있다. 또한, 브릿지 회로부(120)는 스텝 업 모드에서 직류 안정화 회로부(140)에서 입력된 직류 전력의 직류 전압을 전압 상승시켜 과전류 보호 회로부(110)에 출력할 수 있다. 브릿지 회로부(120)는 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 일 예로, 브릿지 회로부(120)는 절연형 풀 브릿지 회로 일 수 있다. 다른 예로, 브릿지 회로부(120)는 비절연형 풀 브릿지 회로일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 브릿지 회로부(120)는 하프 브릿지 회로로 구성될 수 있다. 브릿지 회로부(120)는 제어부(130)의 PWM 신호에 기초하여 동작할 수 있다.
직류 안정화 회로부(140)는 브릿지 회로부(120)의 스텝 업 모드에서 직류 전압 상승이 되도록 동작하고, 스텝 다운 모드에서 직류 전압 강하가 되도록 동작할 수 있다. 또한, 직류 안정화 회로부(140)는 LC 필터 일 수 있다. 직류 안정화 회로부(140)는 제2 단(Nb)에 연결될 수 있다.
센싱부(150)는 제1 단(Na)의 전압을 센싱하여 제어부(130)에 제공할 수 있다. 제1 단(Na)의 전압은 직류 링크 캐패시터(90)가 제공하는 직류 전압일 수 있다. 또한, 센싱부(150)는 제어부(130)에 의해 제어 될 수 있다.
따라서, 또 다른 실시예는 배터리의 충전 또는 방전의 동작 모드를 신속하게 결정할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 드룹 제어를 위해 별도의 통신선 및 통신부가 필요 없다. 또한, 또 다른 실시예는 배터리 충전 또는 방전시 신속한 드룹 제어가 가능하다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 드룹 제어 커브를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 5의 목표 전류 결정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 5의 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도4 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(100)의 제어부(130)는 입력부(131), 동작 모드 결정부(132), 기울기 연산부(133), 출력 전력 값 연산부(134), 목표 전류 연산부(135), 전류 제어부(136)를 포함할 수 있다.
입력부(131)는 인버터로부터 요구 전력 값 및 기준 전압 값을 입력받고, 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받을 수 있다.
동작 모드 결정부(132)는 인버터로부터 입력받은 요구 전력 값과 기준 전압값을 기준으로 동작 모드를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는 요구 전력 값과 기준 전압값을 입력 받으면, 새로운 동작점을 설정하게 되고, 동작 모드 결정부(132)는 새롭게 설정된 동작점에 따라 동작 모드를 설정할 수 있다. 예를 들면, 동작 모드 결정부(132)는 기준 전압 값 및 요구 전력 값에 따라 충전, 방전 모드를 판단하는 임계 전압을 연산하고, 임계 전압에 따라 동작 모드를 결정할 수 있다. 동작 모드 결정부(132)는 동작점에 대응되는 전압값을 임계 전압으로 설정하여, 임계 전압을 기준으로 우측 방향을 영역을 충전 영역으로 하고, 좌측 방향은 방전 영역으로 결정할 수 있다. 즉, 입력부(131) 및 동작 모드 결정부(132)는 인버터로부터 인버터 동작 영역을 수신받아 동작범위의 설정 및 판단을 수행할 수 있다. 또한, 링크 전압과 인버터로부터 요구 전력 값을 수신하여, 이를 통하여 충전, 방전 동작 모드를 결정하여 출력할 수 있다.
예를 들면, 제어부(130)는 새롭게 설정된 동작점을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 기울기를 새롭게 연산하고, 동작 모드 결정부(132)는 이후 입력되는 링크 전압값과 동작점을 비교하여 충전 모드, 방전 모드 또는 유휴 동작 모드를 결정할 수 있다. 예를 들면, 동작 모드 결정부(132)는 링크 전압 값이 기준 전압 값 이상이면 충전 모드로 결정할 수 있다. 또는, 동작 모드 결정부(132)는 링크 전압 값이 기준 전압 값 이하이면 방전 모드로 결정할 수 있다. 또는, 동작 모드 결정부(132)는 링크 전압 값이 기준 전압 값과 동일하면 유휴 모드로 결정할 수 있다. 도6에서는 인버터의 요구 전력 값이 0[W]이고, 그에 따른 기준 전압 값이 디폴트로 설정되어 있는 경우를 도시하였다. 그러나, 이후 설명할 바와 같이 실시예에 따른 직류/직류 컨버터(100)는 인버터로부터 요구 전력 값과 기준 전압값을 입력 받으면, 새로운 동작점을 설정하게 되고, 동작 모드 결정부(132)는 새롭게 설정된 동작점에 따라 동작 모드를 설정하게 된다.
또한, 도6에서 드룹 제어 커브는 최대 전력을 포함하여 출력 전력이 최대 전력으로 제한될 수 있다. 구체적으로, 최대 전력은 최대 충전 전력(PCMax)와 최대 방전 전력(PDMax)를 포함할 수 있다. 최대 충전 전력(PCMax)은 동작 모드가 충전 모드에서 출력 전력이 최대가 될 수 있는 전력 값일 수 있다. 최대 방전 전력(PDMax)은 동작 모드가 방전 모드에서 출력 전력이 최대가 될 수 있는 전력 값일 수 있다.
또한, 동작 모드 결정부(132)는 배터리(200) 전압 상태에 따라 동작 모드를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 동작 모드 결정부(132)는 배터리(200) 전압이 소정의 전압 이상이면 충전 모드로 동작할 수 있다.
또 다른 예로, 동작 모드 결정부(132)는 사용자의 제어에 따라 동작 모드 및 출력 전력을 결정할 수 있다. 이 경우, 사용자는 직접 또는 통신을 이용하여 동작 모드 및 출력 전력을 결정할 수 있다.
또한, 동작 모드 결정부(132)는 일 예, 다른 예 및 또 다른 예 중 어느 하나의 예를 선택하여 동작 모드 및 출력 전력을 결정할 수 있다.
기울기 연산부(133)는 기준 전압 값 및 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산할 수 있다. 기울기 연산부(133)는 기준 전압 값을 기준으로 우측 기울기를 연산하고, 기준 전압 값을 기준으로 좌측 기울기를 연산할 수 있다.
기울기 연산부(133)는 하기 수학식 1에 따라 기준 전압 값을 동작점으로 한 드룹 제어 커브의 우측 기울기를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021011656-appb-img-000003
수학식 1에서 Slope1은 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 우측 기울기이고, PH,Limit은 최대 충전 전력 값이고, VH,Limit은 최대 충전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다.
또한, 기울기 연산부(133)는 하기 수학식 2에 따라 기준 전압 값을 동작점으로 한 좌측 기울기를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2021011656-appb-img-000004
수학식 2에서 Slope2는 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 좌측 기울기이고, PL,Limit은 최대 방전 전력 값이고, VL,Limit은 최대 방전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다.
실시예에서, 드룹 제어 커브의 우측 기울기는 충전 전력 기울기일 수 있으며, 좌측 기울기는 방전 전력 기울기를 의미할 수 있다. 충전 전력 기울기와 방전 전력 기울기는 서로 상이할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니며 서로 동일할 수 있다.
출력 전력 값 연산부(134)는 링크 전압 값과 기준 전압 값의 차이값을 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 출력 전력 값 연산부(134)는 목표 전류 생성값과 피드백 전류를 이용하여 듀티 값 보상을 수행할 수 있다. 출력 전력 값 연산부(134)는 방전 모드에서 링크 전압 값에서 기준 전압 값을 뺀 차이값을 드룹 제어 커브의 좌측 기울기에 곱 연산하여 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 또는, 출력 전력 값 연산부(134)는 충전 모드에서는 기준 전압 값에서 링크 전압 값을 뺀 차이값을 드룹 제어 커브의 우측 기울기에 곱 연산하여 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 또한, 출력 전력 값 연산부(134)는 연산된 기울기에 따라 새롭게 생성된 드룹 제어 커브에 목표 전력값을 반영하여 전류 지령을 생성할 수 있다. 즉, 링크 전압에 따른 전력 지령을 생성하고, 인버터의 요구 전력 값과 기준 전압 값에 따른 전력 지령치를 서로 보상하여 전류 지령을 생성할 수 있다목표 전류 결정부(135)는 결정된 동작 모드 및 출력 전력에 기초하여 목표 전류를 결정할 수 있다. 목표 전류 결정부(135)는 입출력 전압에 따른 기본 듀티 값 및 전류 보상 듀티 값으로 최종 듀티를 결정할 수 있다. 목표 전류 결정부(135)는 동작모드 출력을 수신하여 전류 지령을 모드에 따라서 스위칭 할 수 있다.
전류 제어부(136)는 목표 전류 값을 배터리로 출력할 수 있다. 전류 제어부(136)는 충전 전류 제어부(1361), 방전 전류 제어부(1363) 및 유휴 제어부(1362)를 포함하며, 출력된 동작 모드에 따라 각 제어부(1361~1363)가 동작할 수 있다. 전류 제어부(136)는 결정된 목표 전류에 기초하여 스위칭 신호인 PWM 신호를 생성할 수 있다.
도7은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면이다. 도7을 참조하면, 실시예에 따른 제어부는 인버터로부터 요구 전력 값 및 기준 전압 값을 입력 받으면, 새로운 동작점을 설정하게 되고, 새로 설정한 동작점에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산한다. 연산된 기울기는 드룹 제어 커브에 반영되어, 새로운 드룹 제어 커브를 생성하게 되고, 제어부는 링크 전압 값을 새로운 드룹 제어 커브에 대입하여 출력 전력 및 목표 전류를 연산할 수 있다.
도8은 실시예에 따른 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도8을 참조하면, 제어부는 인버터로부터 요구 전력 값 0[W]를 입력 받을 수 있다. 또한, 입력부는 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값 400[V]를 입력 받을 수 있다.
제어부는 입력받은 요구 전력 값에 따라 기준 전압 값을 기준으로 드룹 제어 커브의 우측 기울기와 좌측 기울기를 연산할 수 있다. 실시예에서, 요구 전력 값이 0[W]로 입력되었기 때문에 드룹 제어 커브의 기울기는 초기에 세팅되었던 350으로 연산될 수 있다.
다음으로, 제어부는 세팅 값인 기준 전압 값 410[V]와 링크 전압 값 400[V]와의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값을 앞서 연산된 기울기에 대입하여 요구 전력값과 합산함으로써 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 제어부는 방전 모드인 경우에는 차이값을 좌측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산하고, 충전 모드인 경우에는 차이값을 우측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 차이값을 연산된 기울기에 대입한 값 -3500[W]와 요구 전력 값 0[W]를 합산하여 출력 전력 값 -3500[W]를 산출할 수 있다.
다음으로, 제어부는 출력 전력값을 배터리 전압으로 나누어 목표 전류 값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 출력 전력 값 -3500[W]를 배터리 전압 100[V]로 나누어 목표 전류 값 -35[A]를 산출할 수 있다.
도9은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도9를 참조하면, 입력부는 인버터로부터 요구 전력 값 -4500[W]를 입력 받을 수 있다. 또한, 입력부는 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값 425[V]를 입력 받을 수 있다.
제어부는 입력받은 요구 전력 값에 따라 기준 전압 값 425[V]을 기준으로 드룹 제어 커브의 우측 기울기와 좌측 기울기를 연산할 수 있다. 실시예에서, 요구 전력 값 및 기준 전압값에 따라 동작점이 변경되고, 변경된 동작점에 따라 드룹 제어 커브의 좌측 기울기가 초기 세팅값인 350에서 71.42로 변경되어 반영될 수 있다.
다음으로, 제어부는 세팅 값인 기준 전압 값 425[V]와 링크 전압 값 425[V]와의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값을 앞서 연산된 기울기에 대입하여 요구 전력값과 합산함으로써 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 제어부는 방전 모드인 경우에는 차이값을 좌측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산하고, 충전 모드인 경우에는 차이값을 우측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 차이값을 연산된 기울기에 대입한 값 0[W]와 요구 전력 값 -4500[W]를 합산하여 출력 전력 값 -4500[W]를 산출할 수 있다.
다음으로, 제어부는 출력 전력값을 배터리 전압으로 나누어 목표 전류 값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 출력 전력 값 -4500[W]를 배터리 전압 100[V]로 나누어 목표 전류 값 -45[A]를 산출할 수 있다.
제어부는 연산된 목표 전류 값을 배터리로 출력할 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는 인버터로부터 요구 전력 값을 입력 받아 드룹 제어 커브의 기울기를 새로 산출하고, 새로 산출된 기울기가 반영된 드룹 제어 커브에 따라 배터리로 출력되는 전류를 산출함으로써 직류/직류 컨버터의 동작점을 변경시킬 수 있다. 또한, 물리적 전압 변동없이 빠른 응답이 가능하며, 전 동작 구간에서 충전, 방전, 유휴 구간 운전 수행이 가능하다.
도10은 실시예에 따른 제어부의 동작영역을 설명하기 위한 전압-전력평면 이다.
도10을 참조하면, 입력부는 인버터로부터 요구 전력 값 -4500[W]를 입력 받을 수 있다. 또한, 입력부는 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값 425[V]를 입력 받을 수 있다.
제어부는 입력받은 요구 전력 값에 따라 기준 전압 값 395[V]을 기준으로 드룹 제어 커브의 우측 기울기와 좌측 기울기를 연산할 수 있다. 실시예에서, 요구 전력 값 및 기준 전압값에 따라 동작점이 변경되고, 변경된 동작점에 따라 드룹 제어 커브의 좌측 기울기가 초기 세팅값인 350에서 100으로 변경되어 반영될 수 있다.
다음으로, 제어부는 세팅 값인 기준 전압 값 395[V]와 링크 전압 값 425[V]와의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값을 앞서 연산된 기울기에 대입하여 요구 전력값과 합산함으로써 출력 전력 값을 연산할 수 있다. 제어부는 방전 모드인 경우에는 차이값을 좌측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산하고, 충전 모드인 경우에는 차이값을 우측 기울기에 대입하여 출력 전력값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 차이값 30[V]을 연산된 기울기 100에 대입한 값 3000[W]와 요구 전력 값 -4500[W]를 합산하여 출력 전력 값 -1500[W]를 산출할 수 있다.
다음으로, 제어부는 출력 전력값을 배터리 전압으로 나누어 목표 전류 값을 연산할 수 있다. 실시예에서, 제어부는 출력 전력 값 -1500[W]를 배터리 전압 100[V]로 나누어 목표 전류 값 -15[A]를 산출할 수 있다.
제어부는 연산된 목표 전류 값을 배터리로 출력할 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 직류/직류 컨버터는 인버터로부터 요구 전력 값을 입력 받아 드룹 제어 커브의 기울기를 새로 산출하고, 새로 산출된 기울기가 반영된 드룹 제어 커브에 따라 배터리로 출력되는 전류를 산출함으로써 직류/직류 컨버터의 동작점을 변경시킬 수 있다. 또한, 물리적 전압 변동없이 빠른 응답이 가능하며, 전 동작 구간에서 충전, 방전, 유휴 구간 운전 수행이 가능하다.
도11은 실시예에 따른 직류/직류 컨버터 제어 방법의 동작 순서도이다. 도11을 참조하면, 먼저 입력부는 인버터로부터 요구 전력 값을 입력받을 수 있다(S1101).
다음으로, 입력부는 인버터로부터 기준 전압 값을 입력받을 수 있다(S1102).
다음으로, 동작 모드 결정부는 기준 전압 값 및 요구 전력 값에 따라 충전, 방전모드를 판단하는 임계 전압을 연산할 수 있다(S1103).
다음으로, 제어부는 임계 전압을 중심으로, 기준 전압 값 및 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산할 수 있다(S1104).
다음으로, 입력부는 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받을 수 있다(S1105).
다음으로, 제어부는 링크 전압 값과 기준 전압 값의 차이값을 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산할 수 있다(S1106).
다음으로, 제어부는 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산할 수 있다(S1107).
다음으로, 제어부는 목표 전류 값을 배터리로 출력할 수 있다(S1108).
도 12는 기존 드룹제어 대비 제안한 드룹제어에 관한 동작영역확대의 이점을 설명하기 위한 도면이다.
도12를 참조하면, 기존 직류/직류 컨버터의 경우 충전 전압, 방전 전압이 인버터별로 고정되어 있으며, 이에 따라 충전 동작 영역과 방전 동작 영역이 사전에 정해진 범위내로 한정된다는 단점이 있었다. 이와 비교하여, 실시예에 따른 직류/직류 컨버터의 경우 동작점에 따라 실시간으로 드룹 제어 커브를 새롭게 연산하여 적용함으로써 동작영역이 각기 다른 다양한 제조사의 인버터와 매칭 가능하여 호환성 및 제어 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 인버터로부터 요구 전력 값을 입력받는 단계;
    상기 인버터로부터 기준 전압 값을 입력받는 단계;
    상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 드룹(droop) 제어 커브의 기울기를 연산하는 단계;
    상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 충전, 방전모드를 판단하는 임계 전압을 연산하는 단계;
    직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받는 단계;
    상기 링크 전압 값과 상기 기준 전압 값의 차이값을 상기 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산하는 단계; 및
    상기 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산하는 단계를 포함하는 직류/직류 컨버터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하는 단계는,
    상기 기준 전압 값을 기준으로 우측 기울기를 연산하는 단계; 및
    상기 기준 전압 값을 기준으로 좌측 기울기를 연산하는 단계를 포함하는 직류/직류 컨버터 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 우측 기울기를 연산하는 단계는, 하기 수학식 1에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 우측 기울기를 연산하는 직류/직류 컨버터 제어 방법.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2021011656-appb-img-000005
    (수학식 1에서 Slope1은 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 우측 기울기이고, PH,Limit은 최대 충전 전력 값이고, VH,Limit은 최대 충전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
  4. 제2항에 있어서,
    상기 좌측 기울기를 연산하는 단계는, 하기 수학식 2에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 좌측 기울기를 연산하는 직류/직류 컨버터 제어 방법.
    [수학식 2]
    Figure PCTKR2021011656-appb-img-000006
    (수학식 2에서 Slope2는 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 좌측 기울기이고, PL,Limit은 최대 방전 전력 값이고, VL,Limit은 최대 방전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목표 전류 값을 상기 배터리로 출력하는 단계를 더 포함하는 직류/직류 컨버터 제어 방법.
  6. 인버터로부터 요구 전력 값 및 기준 전압 값을 입력받고, 직류 링크 캐패시터로부터 링크 전압 값을 입력받는 입력부; 및
    상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값에 따라 드룹 제어 커브의 기울기를 연산하고, 상기 링크 전압 값과 상기 기준 전압 값의 차이값을 상기 기울기에 대입하여 출력 전력 값을 연산하며, 상기 출력 전력 값에 따른 목표 전류 값을 연산하는 제어부를 포함하는 직류/직류 컨버터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 전압 값을 기준으로 우측 기울기를 연산하고, 상기 기준 전압 값을 기준으로 좌측 기울기를 연산하는 직류/직류 컨버터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식 3에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 우측 기울기를 연산하는 직류/직류 컨버터.
    [수학식 3]
    Figure PCTKR2021011656-appb-img-000007
    (수학식 3에서 Slope1은 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 우측 기울기이고, PH,Limit은 최대 충전 전력 값이고, VH,Limit은 최대 충전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 하기 수학식 4에 따라 상기 기준 전압 값 및 상기 요구 전력 값을 동작점으로 하는 드룹 제어 커브의 좌측 기울기를 연산하는 직류/직류 컨버터.
    [수학식 4]
    Figure PCTKR2021011656-appb-img-000008
    (수학식 4에서 Slope2는 기준 전압 값을 기준으로 한 드룹 제어 커브의 좌측 기울기이고, PL,Limit은 최대 방전 전력 값이고, VL,Limit은 최대 방전 전력 시작 전압 값이고, Pset은 인버터로부터 입력 받은 요구 전력 값이고, Vref는 인버터로부터 입력 받은 기준 전압 값이다)
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 전류 값을 상기 배터리로 출력하는 직류/직류 컨버터.
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