(57)【要約】【課題】コンバータ効率を向上させる系統連係型電力保存システム及びそれを制御する方法を提供する。【解決手段】系統連係型電力保存システムにおいて、発電モジュールの発電電力を測定してコンバータを選択的に駆動することによって、コンバータ効率を向上させる。【選択図】図１
2011130656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電モジュールと系統とを連係して負荷に電力を供給する電力保存システムにおいて、
前記複数の発電モジュールそれぞれの発電電力を特定のレベルの直流電力に変換する複数のコンバータと、
前記複数の発電モジュールそれぞれに直列に連結される複数の直列スイッチ、及び前記複数の発電モジュールを互いに連結する複数の並列スイッチを備えるスイッチ部と、
前記各発電モジュールを前記複数のコンバータのうち、前記各発電電力に基づいて選択されたコンバータに連結するために、前記複数の直列スイッチ及び前記複数の並列スイッチを制御する制御器と、を備えることを特徴とする系統連係型電力保存システム。
【請求項２】
前記制御器は、
前記各発電電力を測定する発電量測定部と、
前記各発電電力を基準電力と比較する演算部と、
前記比較結果によって前記各発電モジュールを選択されたコンバータに連結するために、該スイッチにオン／オフ制御信号を出力するスイッチ制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項３】
前記選択されたコンバータは、可動時間が最短であるコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項４】
前記スイッチ制御部は、
前記発電電力が第１基準電力以上である発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせることを特徴とする請求項２に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項５】
前記スイッチ制御部は、
前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が第２基準電力以下であれば、前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールを未可動コンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせることを特徴とする請求項４に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項６】
前記スイッチ制御部は、
前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力を超え、隣接した二つの発電モジュールの発電電力が前記第２基準電力以下であれば、前記隣接した二つの発電モジュールを対応するコンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせることを特徴とする請求項５に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項７】
前記スイッチ制御部は、
前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力を超え、隣接した二つの発電モジュールの発電電力が前記第２基準電力を超えれば、前記隣接した二つの発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせることを特徴とする請求項５に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項８】
前記発電モジュールは、太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載の系統連係型電力保存システム。
【請求項９】
複数の発電モジュールと系統とを連係して負荷に電力を供給する系統連係型電力保存システムを制御する方法において、
前記複数の発電モジュールそれぞれの発電電力を測定するステップと、
前記複数の発電モジュールそれぞれに対応する複数のコンバータのうち、前記発電電力に基づいて選択されたコンバータに前記各発電モジュールを連結するために、前記複数の発電モジュールそれぞれに直列に連結される複数の直列スイッチ、及び前記複数の発電モジュールを互いに連結する複数の並列スイッチを制御するステップと、
前記連結されたコンバータが、入力電力を特定のレベルの直流電力に変換するステップと、を含むことを特徴とする系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１０】
前記選択されたコンバータは、可動時間が最短であるコンバータであることを特徴とする請求項９に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１１】
前記スイッチ制御ステップは、
前記各発電電力を基準電力と比較するステップと、
前記比較結果によって前記各発電モジュールを選択されたコンバータに連結するために、該スイッチにオン／オフ制御信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１２】
前記オン／オフ制御信号を出力するステップは、
前記発電電力が第１基準電力以上である場合、前記発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせるステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１３】
前記オン／オフ制御信号を出力するステップは、
前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が第２基準電力以下であるか否かを判断するステップと、
前記発電電力の合算が前記第２基準電力以下である場合、前記第１基準電力未満である発電モジュールを未可動コンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１４】
前記オン／オフ制御信号を出力するステップは、
前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力を超える場合、隣接した二つの発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力以下であるか否かを判断するステップと、
前記隣接した二つの発電電力の合算が前記第２基準電力以下である場合、前記隣接した二つの発電モジュールを対応するコンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【請求項１５】
前記オン／オフ制御信号を出力するステップは、
前記隣接した二つの発電モジュールの発電電力が前記第２基準電力を超える場合、前記隣接した二つの発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせることを特徴とする請求項１４に記載の系統連係型電力保存システムを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システム及び系統を連係して負荷に電力を供給する系統連係型電力保存システム及びそれを制御する方法に係り、特にコンバータ効率を向上させる系統連係型電力保存システム及びそれを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、国内外環境変化によって、新再生エネルギーの重要性が新たに再認識されている。新再生エネルギーは、化石エネルギーの枯渇問題及び環境問題についての核心解決方案という点で、先進国をはじめとして各国で研究が活発に進められている。特に、新再生エネルギーのうち太陽エネルギーを利用して電力を発電させる太陽光熱発電システムは、公害がなく、設置及びメンテナンスが容易であるという長所などによって最近脚光を浴びている。かかる新再生エネルギー発電システムは、複数の発電モジュールに一つのコンバータを利用して電力を変換しており、各モジュール別にエネルギー発電量が変わる場合にコンバータの効率が低くなるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９８１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５１６６２号公報
【特許文献３】韓国公開特許第２００６−０１１８４３６号公報
【特許文献４】韓国公開特許第２００７−０００９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記問題点を解決するためのものであって、発電モジュール別にエネルギー発電量が変わっても、コンバータの効率を高めることができる系統連係型電力保存システム及びそれを制御する方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態による複数の発電モジュールと系統とを連係して負荷に電力を供給する電力保存システムは、前記複数の発電モジュールそれぞれの発電電力を特定のレベルの直流電力に変換する複数のコンバータと、前記複数の発電モジュールそれぞれに直列に連結される複数の直列スイッチ、及び前記複数の発電モジュールを互いに連結する複数の並列スイッチを備えるスイッチ部と、前記各発電モジュールを前記複数のコンバータのうち、前記各発電電力に基づいて選択されたコンバータに連結するために、前記複数の直列スイッチ及び前記複数の並列スイッチを制御する制御器と、を備える。
【０００６】
本発明の一実施形態による複数の発電モジュールと系統とを連係して負荷に電力を供給する電力保存システムを制御する方法は、前記複数の発電モジュールそれぞれの発電電力を測定するステップと、前記複数の発電モジュールそれぞれに対応する複数のコンバータのうち、前記発電電力に基づいて選択されたコンバータに前記各発電モジュールを連結するために、前記複数の発電モジュールそれぞれに直列に連結される複数の直列スイッチ、及び前記複数の発電モジュールを互いに連結する複数の並列スイッチを制御するステップと、前記連結されたコンバータが入力電力を特定のレベルの直流電力に変換するステップと、を含む。
【０００７】
本発明の前記選択されたコンバータは、可動時間が最短であるコンバータでありうる。
【０００８】
本発明は、前記発電電力が第１基準電力以上である場合、前記発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせる。
【０００９】
また、本発明は、前記発電電力が第１基準電力未満である場合、発電モジュールの発電電力の合算が第２基準電力以下であるか否かを判断するステップと、前記発電電力の合算が前記第２基準電力以下である場合、前記第１基準電力未満である発電モジュールを未可動コンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせるステップと、を含む。
【００１０】
また、本発明は、前記発電電力が第１基準電力未満である発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力を超える場合、隣接した二つの発電モジュールの発電電力の合算が前記第２基準電力以下であるか否かを判断するステップと、前記隣接した二つの発電電力の合算が前記第２基準電力以下である場合、前記隣接した二つの発電モジュールを対応するコンバータのうち選択された一つのコンバータに連結するために、該直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせるステップと、を含む。
【００１１】
また、本発明は、前記隣接した二つの発電モジュールの発電電力が前記第２基準電力を超える場合、前記隣接した二つの発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせるステップを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の系統連係型電力保存システムは、複数の発電モジュールと複数のコンバータとを備えており、コンバータを個別的かつ独立的に駆動させることができる。
【００１３】
また、本発明は、発電モジュールとコンバータとの間に連結された直列スイッチ、及び発電モジュール間に連結された並列スイッチを備えており、発電モジュールの発電電力に基づいてコンバータを選択して駆動することによって、コンバータ効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による系統連係型電力保存システムを概略的に示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による図１の電力保存システムにおいて、発電システムをコンバータに連結させるスイッチング手段をさらに具体的に示した図面である。
【図３】本発明の一実施形態による図２の制御器の内部構成を概略的に示した図面である。
【図４】本発明の一実施形態による電力保存システムの制御方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図面中で、同じ構成要素については、たとえ他の図面上に表示されるとしても、可能な限り同じ参照番号及び符号で表していることに留意せねばならない。下記で本発明を説明するに当って、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼかすと判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による系統連係型電力保存システム１００を概略的に示したブロック図である。
【００１７】
図１を参照すれば、本発明の系統連係型電力保存システム１００（以下、‘電力保存システム’という）は、発電システム１３０と系統１４０とを連係して負荷１５０に電力を提供する。
【００１８】
発電システム１３０は、エネルギー源を利用して電気エネルギーを生成するシステムである。発電システム１３０は、電気エネルギーを発電して電力保存システム１００に出力する。発電システム１３０は、太陽光発電システム、風力発電システム、潮力発電システムであり、その他に太陽熱、地熱のような新再生エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する発電システムをいずれも含む。特に、太陽光を利用して電気エネルギーを生成する太陽電池は、各家庭または工場などに設置しやすく、各家庭に分散された系統連係型電力保存システム１００に適用するのに適している。発電システム１３０は、複数の発電モジュール（モジュール１ないしモジュールｎ）を並列に備えて発電モジュール別にエネルギーを生成することによって、大容量のエネルギーシステムを構成できる。
【００１９】
系統１４０は、発電所、変電所、送電線などを備える。系統１４０は、正常状態である場合、電力保存システム１００または負荷１５０に電力を供給し、電力保存システム１００から供給された電力を入力される。系統１４０が非正常状態である場合、系統１４０から電力保存システム１００または負荷１５０への電力供給は中断され、電力保存システム１００から系統１４０への電力供給も中断される。
【００２０】
負荷１５０は、発電システム１３０から発電された電力、保存装置１２０に保存された電力、または系統１４０から供給された電力を消費するものであって、例えば、家庭、工場などでありうる。
【００２１】
電力保存システム１００は、発電システム１３０から発電した電力を保存装置１２０に保存し、発電した電力を系統１４０に送り、また、保存装置１２０に保存された電力を系統１４０に伝達するか、または系統１４０から供給された電力を保存装置１２０に保存できる。また、電力保存システム１００は、異常状況、例えば、系統１４０の停電発生時には、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）動作を行って負荷１５０に電力を供給でき、系統１４０が正常な状態でも発電システム１３０が発電した電力や保存装置１２０に保存されている電力を負荷１５０に供給できる。
【００２２】
電力保存システム１００は、コンバータ１１１、双方向インバータ１１２、双方向コンバータ１１３、統合制御器１１４、バッテリー管理部（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）１１５、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）リンク部１１６及びスイッチ手段１１７を備える。
【００２３】
コンバータ１１１は、発電システム１３０と第１ノードＮ１との間に連結され、発電システム１３０から発電した電力を第１ノードＮ１に伝達する。コンバータ１１１の動作は、発電システム１３０の種類によって変わりうる。発電システム１３０が交流電力を出力する風力発電システム、潮力発電システムなどである場合、コンバータ１１１は、発電システム１３０の交流電力を第１ノードＮ１の直流電力に変換する。発電システム１３０が直流電力を出力する太陽電池である場合、コンバータ１１１は、発電システム１３０の直流電力を第１ノードＮ１の直流電力に変換する。コンバータ１１１は、統合制御器１１４の制御によって太陽光発電システム、風力発電システムまたは潮力発電システムの発電電力が最大に得られるように、最大電力ポイント追跡（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ：ＭＰＰＴ）制御を行う。コンバータ１１１は、発電システム１３０の各発電モジュールに対応する複数のコンバータ（コンバータ１ないしコンバータｎ）を備える。コンバータ１ないしコンバータｎは、スイッチ手段１１７を通じて発電モジュール１ないし発電モジュールｎと選択的に連結される。スイッチ手段１１７は、一つ以上の発電モジュールを一つ以上のコンバータに同時にまたは順次に連結可能に構成される。
【００２４】
ＤＣリンク部１１６は、第１ノードＮ１と双方向インバータ２１２との間に連結され、第１ノードＮ１のＤＣ電圧レベルをＤＣリンクレベルに維持させる。第１ノードＮ１は、発電システム１３０または系統１４０の瞬時電圧降下、負荷１５０でのピーク負荷発生などによって、その電圧レベルが不安になりうる。しかし、第１ノードＮ１の電圧は、双方向コンバータ１１３及び双方向インバータ１１２の正常動作のために安定化する必要がある。ＤＣリンク部１１６は、第１ノードＮ１のＤＣ電圧レベルの安定化のために備えられ、例えば、キャパシタなどで具現される。前記キャパシタは、アルミニウム電解キャパシタ、高圧用フィルムキャパシタ、高圧大電流用積層チップキャパシタ（Ｍｕｌｔｉ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＭＬＣＣ）などが使われる。本実施形態では、ＤＣリンク部１１６が別途に備えられた例を示したが、ＤＣリンク部１１６が双方向コンバータ１１３、双方向インバータ１１２、またはコンバータ１１１内で具現される実施形態も可能である。
【００２５】
双方向インバータ１１２は、第１ノードＮ１と系統１４０との間に連結される電力変換器である。双方向インバータ１１２は、系統１４０から入力されるＡＣ電圧をバッテリー１２０に保存するためのＤＣ電圧に整流して出力する。また、双方向インバータ１１２は、発電システム１３０またはバッテリー１２０から出力されたＤＣ電圧を系統１４０のＡＣ電圧に変換して出力する。また、双方向インバータ１１２は、系統１４０に出力されるＡＣ電圧から高調波を除去するためのフィルタを備え、電圧変動範囲制限、力率改善、直流成分除去、過度現象保護のような機能を行える。
【００２６】
双方向コンバータ１１３は、第１ノードＮ１とバッテリー１２０との間に連結される電力変換器である。双方向コンバータ１１３は、第１ノードＮ１のＤＣリンク電圧をバッテリー１２０に保存するためのＤＣ電圧に変換し、バッテリー１２０に保存されたＤＣ電圧を第１ノードＮ１に伝達するためのＤＣリンク電圧レベルに変換する。例えば、双方向コンバータ１１３は、発電システム１３０から発電された直流電力、または系統１４０から供給された交流電力をバッテリー１２０に充電する場合、第１ノードＮ１のＤＣリンク電圧レベルをバッテリー保存電圧に減圧するバックコンバータとして動作する。また、双方向コンバータ１１３は、バッテリー１２０に充電された電力を系統１４０または負荷１５０に供給する場合、バッテリー保存電圧を第１ノードＮ１のＤＣリンク電圧レベルに昇圧するブーストコンバータとして動作する。
【００２７】
バッテリー１２０は、発電システム１３０または系統１４０から供給された電力を保存する。バッテリー１２０は、多様な種類のバッテリーセルで具現され、例えば、ニッケル−カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池（Ｎｉｃｋｅｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｂａｔｔｅｒｙ：ＮｉＭＨ）、リチウム−イオン電池、リチウムポリマー電池などでありうる。バッテリー１２０の個数は、電力管理システム１１０に要求される電力容量、設計条件などによって決定される。
【００２８】
ＢＭＳ  １１５は、バッテリー１２０に連結され、統合制御器１１４の制御によってバッテリー１２０の充放電動作を制御する。バッテリー１２０から双方向コンバータ１３０への放電電流、及び双方向コンバータ１３０からバッテリー１２０への充電電流は、ＢＭＳ  １１５を通じて伝達される。また、ＢＭＳ  １１５は、バッテリー１２０を保護するために、過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング機能などを行える。このために、ＢＭＳ  １１５は、バッテリー１２０の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命などをモニタリングし、関連情報を統合制御器１１４へ伝送できる。本実施形態では、ＢＭＳ  １１５がバッテリー１２０と分離されて備えられているが、ＢＭＳ  １１５とバッテリー１２０とが一体にバッテリーパックとして構成されうるということはいうまでもない。
【００２９】
統合制御器１１４は、系統１４０から系統の電圧、電流、温度などを含む系統情報を提供される。統合制御器１１４は、かかる系統情報によって系統１４０の異常状況発生如何などを判断する。統合制御器１１４は、系統１４０が非正常状態であるとき、負荷１５０に、バッテリー１２０に保存された電力または発電システム１３０から発電された電力を出力し、電力保存システム１００から系統１４０に電力を供給することを遮断する。
【００３０】
統合制御器１１４は、バッテリー１２０に保存された電力を系統１４０に供給するように、電力保存システム１００の各構成要素を制御する。電力保存システム１００は、バッテリー１２０に保存された電力を系統１４０に供給して、電力を系統１４０に無償供給または販売できる。また、電力保存システム１００は、発電システム１３０から供給された電力を系統１４０に売電できる。
【００３１】
統合制御器１１４は、コンバータ１１１、双方向インバータ１１２、双方向コンバータ１１３それぞれのスイッチング動作を制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）制御信号を伝送する。ここで、ＰＷＭ制御信号は、それぞれのコンバータまたはインバータの入力電圧によるデューティ比の最適制御を通じて、コンバータまたはインバータの電力変換による損失を最小化する。このために、統合制御器１１４は、コンバータ１１１、双方向インバータ１１２、双方向コンバータ１１３それぞれの入力端から電圧、電流、温度を感知した信号を提供されて、かかる感知信号に基づいてコンバータ制御信号とインバータ制御信号とを伝送する。統合制御器１１４は、発電システム１３０を構成する発電モジュールの出力電力をそれぞれ測定して、コンバータ１１１に選択的に連結する。統合制御器１１４のコンバータ１１１の選択動作は、詳細に後述する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態による図１の電力保存システムにおいて、発電システムをコンバータに連結させるスイッチ手段をさらに具体的に示した図面である。図３は、図２の制御器２１４の内部構成を概略的に示した図面である。
【００３３】
図２を参照すれば、電力保存システム２００は、太陽光発電システム２３０を発電システムとする場合を説明し、他の発電システムにも同様に適用可能である。電力保存システム２００は、太陽光発電システム２３０から発電された電力をバッテリー２２０に保存するか、または系統２４０または負荷２５０に提供する。
【００３４】
太陽光発電システム２３０は、日照量によって直流電流を出力する複数の太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを並列に備える。太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、日射量、温度及び運転動作点条件によって出力が変動する。太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれは、所望の容量の出力を得るために、複数の太陽電池セルを直列及び並列連結して使用できる。図２では、三つの太陽電池モジュールが示されているが、設置場所または目標発電量のための設計事項によって、太陽電池モジュールは三つ以上備えられる。
【００３５】
コンバータ２１１は、発電システム２３０から出力された直流電力を所定のレベルの直流電力に変換する。コンバータ２１１は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの個数に対応して、複数のコンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを並列に備える。したがって、太陽電池モジュールの出力電力を個別的及び独立的に変換して、コンバータの電力変換効率を向上させる。また、コンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの発電電力量によって選択的に動作するように制御される。例えば、エネルギーを生成するのに不良な気候であるか、またはモジュールの設置場所または方向によって、太陽電池モジュール別に発電電力が変わりうる。かかる場合、各太陽電池モジュールに直列連結されたコンバータをいずれも動作させれば、コンバータの効率が低下する。したがって、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの発電電力量によって、コンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃのうち一つ以上のコンバータを選択駆動させることによって、コンバータの効率を向上させる。コンバータ２１１は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの状況によって、最大出力点を追従するように制御される。
【００３６】
双方向インバータ２１２は、系統２４０から入力されるＡＣ電圧をバッテリー２２０に保存するためのＤＣ電圧に整流して出力する。また、ＤＣ／ＡＣインバータ２１２は、発電システム２３０またはバッテリー２２０から出力されたＤＣ電圧を系統２４０のＡＣ電圧に変換して出力する。
【００３７】
双方向コンバータ２１３は、発電システム２３０から出力された直流電圧をバッテリー保存電圧に減圧し、バッテリー保存電圧を、系統２４０または負荷２５０に提供するためのＤＣリンク電圧レベルに昇圧する。
【００３８】
バッテリー２２０は、発電システム２３０または系統２４０から供給された電力を保存する。バッテリー２２０は、ＢＭＳ  ２１５と一体にバッテリーパックとして構成される。
【００３９】
スイッチ２１７は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃをコンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃに直列連結する線路上に備えられる直列スイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ、及び線路を連結して太陽電池モジュール２３０ａと２３０ｂ、２３０ｂと２３０ｃ、２３０ｃと２３０ａとを連結する並列スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備える。直列スイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ及び並列スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフ動作は、制御器２１４の動作アルゴリズムによって制御される。
【００４０】
制御器２１４は、コンバータ２１１が最大出力点を追従するように制御する。このために、制御器２１４は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの出力電力を測定し、多様なアルゴリズムの演算を通じてコンバータ２１１が、最大出力が発生する運転モードで動作するように制御する。制御器２１４は、コンバータ２１１の発電効率を最適化するために、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを、スイッチ２１７を通じてコンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃに連結する。例えば、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれの発電電力を測定し、スイッチ２１７を通じて発電電力の低い太陽電池モジュールは、コンバータとの連結を遮断させるか、または他の太陽電池モジュールと共に同じコンバータに連結させることによって、コンバータの入力電力を高めてコンバータの効率を最大化でき、また、コンバータの寿命を延長させる。また、制御器２１４は、周期的にコンバータ状態をモニタリングして、故障などで異常が発生したコンバータを除外させることによって、システム動作のエラーを最小化できる。
【００４１】
図３を参照すれば、制御器２１４は、発電量測定部３０１、コンバータモニタ部２０３、演算部３０５及びスイッチ制御部３０７を備える。制御器２１４は、図１の統合制御器１１４の一機能部として動作するように構成されてもよく、統合制御器１１４と別途に備えられてもよい。
【００４２】
発電量測定部３０１は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれの出力電力Ｐｏｕｔを測定する。出力電力は、所定の周期で測定されてもよく、または、状況によって運用者の制御により設定された時期に測定されてもよい。
【００４３】
コンバータモニタ部２０３は、コンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃそれぞれの故障如何及び動作状態を周期的にモニタリングして警告する。コンバータモニタ部２０３は、コンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃそれぞれに対して、故障及び交替如何、可動回数、可動時間などの基本情報をデータベース化し、周期的にアップデートする。
【００４４】
演算部３０５は、発電量測定部３０１からの太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれの出力電力と、コンバータモニタ部２０３からコンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃそれぞれの情報とを入力される。演算部３０５は、入力された情報に基づいて、各太陽電池モジュールの出力電力を基準電力値と比較して判断する。
【００４５】
スイッチ制御部３０７は、演算部３０５の演算結果によってコンバータを選択し、太陽電池モジュールを選択されたコンバータに連結するために、該当する直列スイッチまたは並列スイッチをオンさせる制御信号をスイッチ２１７に出力する。コンバータは、コンバータの可動時間、コンバータの可動回数、コンバータの配列順序、任意選択などを基準として選択される。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による電力保存システムの制御方法を概略的に示すフローチャートである。以下では、図３を共に参照して説明する。
【００４７】
発電量測定部３０１は、各発電モジュールの発電電力、すなわち、出力電力Ｐｏｕｔを測定する（Ｓ４００）。出力電力は、所定の周期ごとに、または運用者の制御により設定された時期に測定されてもよい。
【００４８】
演算部３０５は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれの出力電力を第１比較値と比較する（Ｓ４１０）。第１比較値は、コンバータの最大出力電力に要求される入力電力の所定の割合で設定され、例えば、入力電力の７０％に設定される。
【００４９】
スイッチ制御部３０７は、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃのうち、出力電力が第１比較値以上である発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせる（Ｓ４２０）。第１比較値以上である発電モジュールは、直列スイッチにより対応するコンバータと直列連結され、連結されたコンバータは電力変換する。
【００５０】
演算部３０５は、出力電力が第１比較値より小さい残りの太陽電池モジュールに対してモジュールの出力電力を合算し、合算値が第２比較値以下であるか否かを判断する（Ｓ４３０）。第２比較値は、コンバータの最大出力電力に要求される入力電力の所定の割合で設定され、第１比較値より大きい値に設定され、例えば、入力電力の８０％に設定される。
【００５１】
スイッチ制御部３０７は、出力電力の合算値が第２比較値以下であれば、未可動コンバータのうち、可動時間が最も短いコンバータを選択し、発電モジュールを選択されたコンバータと連結する（Ｓ４４０）。各発電モジュールを選択されたコンバータに連結するために、該当する直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせる。
【００５２】
演算部３０５は、総出力電力が第２比較値を超える場合、隣接する二つの太陽電池モジュールの出力電力を合算し、合算した値を第２比較値と比較する（Ｓ４５０）。任意の発電モジュールＰの出力電力と、前端の発電モジュールＰ−または後端の発電モジュールＰ＋の出力電力との合算値を第２比較値と比較する。
【００５３】
スイッチ制御部３０７は、隣接した発電モジュールの出力電力の合算値が第２比較値以下である場合、隣接した二つの発電モジュールを、対応するコンバータのうち、可動時間が短いコンバータに連結する（Ｓ４６０）。各発電モジュールを選択されたコンバータに連結するために、該当する直列スイッチ及び並列スイッチをオンさせる。前端の発電モジュールＰ−または後端の発電モジュールＰ＋の出力電力との合算がいずれも第２比較値より小さければ、その値が第２比較値と近いモジュールに対してコンバータ選択動作がなされる。
【００５４】
スイッチ制御部３０７は、隣接した発電モジュールの出力電力の合算値が第２比較値を超える場合、各発電モジュールを対応するコンバータに連結する（Ｓ４７０）。各発電モジュールに連結された直列スイッチをオンさせる。
【００５５】
前述した制御方法を適用した一例において、太陽電池モジュール２３０ａの出力電力Ｐ１が第１比較値以上である場合、直列スイッチＳＷａをオンさせる。残りの太陽電池モジュール２３０ｂ，２３０ｃの出力電力は合算され、合算Ｐ２＋Ｐ３が第２比較値以下であれば、コンバータ２１１ｂ，２１１ｃのうち、可動時間が短いコンバータ２１１ｂに太陽電池モジュール２３０ｂ，２３０ｃを連結する。したがって、直列スイッチＳＷｂ及び並列スイッチＳＷ２がオンされる。もし、太陽電池モジュール２３０ｂ，２３０ｃの出力電力の合算Ｐ２＋Ｐ３が第２比較値を超えれば、直列スイッチＳＷｂ及び直列スイッチＳＷｃをそれぞれオンさせる。
【００５６】
他の例において、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃがいずれも第１比較値未満であれば、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの出力電力をいずれも合算し、合算Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３が第２比較値以下であれば、コンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃのうち、可動時間が短いコンバータ２１１ｂに太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを連結する。したがって、直列スイッチＳＷｂ及び並列スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンされる。もし、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの出力電力の合算Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３が第２比較値を超えれば、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃそれぞれに対して、前端との和または後端との和のうち第２比較値以下である太陽電池モジュールを決定する。Ｐ１＋Ｐ２は、第２比較値より大きく、Ｐ２＋Ｐ３は、第２比較値より小さければ、太陽電池モジュール２３０ｂ，２３０ｃをコンバータ２１１ｂ，２１１ｃのうち、可動時間が短いコンバータ２１１ｂに連結する。したがって、直列スイッチＳＷｂ及び並列スイッチＳＷ２がオンされる。残りの太陽電池モジュール２３０ａは、直列スイッチＳＷａを通じてコンバータ２１１ａに連結されてもよく、次の発電電力測定時期まで待機されてもよい。Ｐ１＋Ｐ２、Ｐ２＋Ｐ３がいずれも第２比較値より大きければ、太陽電池モジュール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、それぞれスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃを通じてコンバータ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃに連結される。Ｐ１＋Ｐ２、Ｐ２＋Ｐ３がいずれも第２比較値より小さければ、その値が第２比較値と近いモジュールＰ１＋Ｐ２が選択され、コンバータ２１１ａ，２１１ｂのうち、可動時間が短いコンバータ２１１ｂに連結する。したがって、直列スイッチＳＷｂ及び並列スイッチＳＷ１がオンされる。
【００５７】
これまで、本発明について、望ましい実施形態を中心に述べた。当業者ならば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、変形された形態に本発明を具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、前記開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、特許請求の範囲により請求された発明及び請求された発明と均等な発明は、本発明に含まれたものと解釈されねばならない。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、系統連係型電力保存システム関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００    系統連係型電力保存システム
１１１    コンバータ
１１２    双方向インバータ
１１３    双方向コンバータ
１１４    統合制御器
１１５    ＢＭＳ
１１６    ＤＣリンク部
１１７    スイッチ手段
１２０    保存装置
１３０    発電システム
１４０    系統
１５０    負荷
【図１】
2011130656.tif 000003
【図２】
2011130656.tif 000004
【図３】
2011130656.tif 000005
【図４】
2011130656.tif 000006