(57)【要約】【課題】電力供給システムを開示する。【解決手段】電力供給システムは、電気エネルギーを生成する発電装置と、前記電気エネルギーを交流にコンバーティングする複数の直流／交流コンバータと、前記電気エネルギーを供給されて充電し、充電された電気エネルギーを放電して前記複数の直流／交流コンバータに電気エネルギーを供給するバッテリエネルギー貯蔵システムと、を含み、前記発電装置が生成した前記電気エネルギーは、前記複数の直流／交流コンバータを介さず、前記バッテリエネルギー貯蔵システムを充電する。【選択図】図６
2016149926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給システムにおいて、
電気エネルギーを生成する発電装置と、
前記電気エネルギーを交流にコンバーティングする複数の直流／交流コンバータと、
前記電気エネルギーを供給されて充電し、充電された電気エネルギーを放電して前記複数の直流／交流コンバータに電気エネルギーを供給するバッテリエネルギー貯蔵システムと、を含み、
前記発電装置が生成した前記電気エネルギーは、前記複数の直流／交流コンバータを介さず、前記バッテリエネルギー貯蔵システムを充電する、電力供給システム。
【請求項２】
前記発電装置及び前記バッテリエネルギー貯蔵システムが供給する直流電力の大きさを基準電力と比較して稼動する直流／交流コンバータの個数を決定し、前記複数の直流／交流コンバータのうち前記稼動する直流／交流コンバータの個数だけ稼動する直流／交流コンバータを決定し、前記稼動する直流／交流コンバータを稼動するシステム制御部を更に含む、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記基準電力は、前記複数の直流／交流コンバータのいずれか一つの第１直流／交流コンバータの定格電力に基づいて決定される、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記基準電力は、前記第１直流／交流コンバータが前記第１直流／交流コンバータの定格電力の７０％から９０％の電力を使用するようにする、前記第１直流／交流コンバータに対する供給電力の大きさである、請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記システム制御部は、前記発電装置が供給する直流電力が前記基準電力を超過する場合、前記複数の直流／交流コンバータに含まれる第１直流／交流コンバータ及び第２直流／交流コンバータを同時に稼動する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記システム制御部は、前記発電装置が供給する直流電力が前記基準電力を超過しない場合、前記複数の直流／交流コンバータのいずれか一つの第１直流／交流コンバータのみを稼動する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記バッテリエネルギー貯蔵システムに連結され、前記バッテリエネルギー貯蔵システムを充電する電気エネルギーの電圧の大きさを変換する直流／直流コンバータを更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、バッテリエネルギー貯蔵システムを含む電力供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーは変換と伝送が容易で広く使用されている。このような電気エネルギーを効率的に使用するためにバッテリエネルギー貯蔵システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ，ＢＥＳＳ）を使用する。バッテリエネルギー貯蔵システムは電力を供給されて充電する。また、バッテリエネルギー貯蔵システムは電力が必要であれば、充電された電力を放電して電力を供給する。それによって、バッテリエネルギー貯蔵システムは電力を流動的に供給する。
【０００３】
詳しくは、発電システムがバッテリエネルギー貯蔵システムを含む場合、次のように動作する。バッテリエネルギー貯蔵システムは、負荷または系統が過負荷であれば、貯蔵された電気エネルギーを放電する。また、負荷または系統が軽負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システムは、発電装置または系統から電力を供給されて充電する。
【０００４】
また、発電システムと関係なくバッテリエネルギー貯蔵システムが独立して存在する場合、バッテリエネルギー貯蔵システムは外部の電力供給源から遊休電力を供給されて充電する。また、系統または負荷が過負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システムは充電された電力を放電して電力を供給する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力供給システムで使用される直流/交流コンバータに供給される電力を効率的に調整して電力変換効率を高めた電力供給システムを提供する。
【０００６】
提案される実施例で行う技術的な課題は上述した技術的な課題に制限されず、言及されていない他の技術的課題は、以下の記載から提案される実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば明確に理解できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による電力供給システムは、電気エネルギーを生成する発電装置と、前記電気エネルギーを交流にコンバーティングする複数の直流/交流コンバータと、前記電気エネルギーを供給されて充電し、充電された電気エネルギーを放電して前記複数の直流/交流コンバータに電気エネルギーを供給するバッテリエネルギー貯蔵システムと、を含み、前記発電装置が生成した前記電気エネルギーは、前記複数の直流/交流コンバータを介さず、前記バッテリエネルギー貯蔵システムを充電する。
【０００８】
この際、本発明の一実施例による電力供給システムは、前記発電装置及び前記バッテリエネルギー貯蔵システムが供給する直流電力の大きさを基準電力と比較して稼動する直流/交流コンバータの個数を決定し、前記複数の直流/交流コンバータのうち前記稼動する直流/交流コンバータの個数だけ稼動する直流/交流コンバータを決定し、前記稼動する直流/交流コンバータを稼動するシステム制御部を更に含む。
【０００９】
また、前記基準電力は、前記複数の直流/交流コンバータのいずれか一つの第１直流/交流コンバータの定格電力に基づいて決定される。
【００１０】
この際、前記基準電力は、前記第１直流/交流コンバータが前記第１直流/交流コンバータの定格電力の７０％から９０％の電力を使用するようにする、前記第１直流/交流コンバータに対する供給電力の大きさである。
【００１１】
また、前記システム制御部は、前記電力供給システムが供給する直流電力が前記基準電力を超過する場合、前記複数の直流/交流コンバータに含まれる第１直流/交流コンバータ及び第２直流/交流コンバータを同時に稼動する。
【００１２】
また、前記システム制御部は、前記電力供給システムが供給する直流電力が前記基準電力を超過しない場合、前記複数の直流/交流コンバータのいずれか一つの第１直流/交流コンバータのみを稼動する。
【００１３】
また、本発明の一実施例による電力供給システムは、前記バッテリエネルギー貯蔵システムに連結され、前記バッテリエネルギー貯蔵システムを充電する電気エネルギーの電圧の大きさを変換する直流／交流コンバータを更に含む。
【発明の効果】
【００１４】
電力供給システムの直流/交流コンバータに供給される電力を効率的に調整して電力供給システムを運行するために発電装置の電力変換効率を高め、電流の高調波含有率（Ｔｏｔａｌ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、ＴＨＤ）を下げて電力の品質を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による電力供給システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による小容量電力供給システムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施例による電力供給システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施例による電力供給システムのブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例による電力供給システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例による電力供給システムのブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例による電力供給システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施例によって、システム制御部がバッテリエネルギー貯蔵システムを充電する場合の電力供給の流れを示す図である。
【図９】本発明の他の実施例によって、システム制御部が第１直流/交流コンバータのみを稼動する場合の電力供給の流れを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例によって、システム制御部が第１直流/交流コンバータ及び第２直流/交流コンバータを同時に稼動する場合の電力供給の流れを示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例によって、第１直流/交流コンバータ及び第２直流/交流コンバータが同時に稼動される場合の、第１直流/交流コンバータ及び第２直流/交流コンバータの出力電流のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な相異なる形態に具現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されることはない。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明とは関係のない部分は省略しており、明細書全体にわたって類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。
【００１７】
また、ある部分がある構成要素を「含む」という際、これは特に反対される記載がない限り、ある構成要素を除外するのではなく、他の構成要素を更に含むことを意味する。
【００１８】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の一実施例による電力供給システムを説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例による発電電力供給システムのブロック図である。
【００２０】
本発明の一実施例による電力供給システム１００は、発電装置１０１、直流／交流コンバータ１０３、交流フィルタ１０５、交流／交流コンバータ１０７、系統１０９、充電制御部１１１、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３、システム制御部１１５、負荷１１７及び直流／直流コンバータ１２１を含む。
【００２１】
発電装置１０１は電気エネルギーを生産する。発電装置が太陽光発電装置であれば、発電装置１０１は太陽電池アレイである。太陽電池アレイは複数の太陽電池モジュールを結合したものである。太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルを直列または並列に連結し、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して所定の電圧と電流を発生する装置である。よって、太陽電池アレイは太陽エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する。また、発電システムが風力発電システムであれば、発電装置１０１は風力エネルギーを電気エネルギーに変換するファンである。しかし、前記記載のように電力供給システム１００は発電装置１０１がなくてもバッテリエネルギー貯蔵システム１１３のみを介して電力を供給することができる。この場合、電力供給システム１００は発電装置１０１を含まなくてもよい。
【００２２】
直流／交流コンバータ１０３は直流電力を交流電力にコンバーティングする。発電装置１０１が供給した直流電力またはバッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電した直流電力を交流電力にコンバーティングする。
【００２３】
交流フィルタ１０５は交流電力にコンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする。詳細な実施例において交流フィルタ１０５は省略されてもよい。
【００２４】
交流／交流コンバータ１０７は、交流電力を系統１０９または負荷１１７に供給するように、ノイズがフィルタリングされた交流電力の電圧の大きさをコンバーティングして電力を系統１０９または独立した負荷に供給する。詳細な実施例によって、交流／交流コンバータ１０７は省略されてもよい。
【００２５】
系統１０９とは、多くの発電所、変電所、送配電線及び負荷が一体になって電力の発生及び利用が行われるシステムである。
【００２６】
負荷１１７は発電システムから電気エネルギーを供給されて電力を消耗する。バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、発電装置１０１から電気エネルギーを供給されて充電し、系統１０９または負荷１１７の電力需給状況に応じて充電された電気エネルギーを放電する。詳しくは、系統１０９または負荷１１７が軽負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、発電装置１０１から遊休電力を供給されて充電する。系統１０９または負荷１１７が過負荷であれば、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３は、充電された電力を放電して系統１０９または負荷１１７に電力を供給する。系統１０９または負荷１１７の電力需給状況は時間帯別に大きな差を示す。よって、電力供給システム１００が発電装置１０１の供給する電力を系統１０９または負荷１１７の電力需給状況を考慮せずに一律的に供給することは非効率である。よって、発電供給システム１００は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３を使用して、系統１０９または負荷１１７の電力需給状況に応じて電力供給量を調節する。それによって、電力供給システム１００は、系統１０９または負荷１１７に効率的に電力を供給することができる。
【００２７】
直流／直流コンバータ１２１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が供給するか供給される直流電力の大きさをコンバーティングする。詳細な実施例において、直流／直流コンバータ１２１は省略されてもよい。
【００２８】
システム制御部１１５は、直流／交流コンバータ１０３及び交流／交流コンバータ１０７の動作を制御する。また、システム制御部１１５は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の充電及び放電を制御する充電制御部１１１を含む。充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の充電及び放電を制御する。系統１０９または負荷１１７が過負荷であれば、充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が電力を供給して系統１０９または負荷１１７に電力を伝達するように制御する。系統１０９または負荷１１７が軽負荷であれば、充電制御部１１１は、外部の電力供給源または発電装置１０１が電力を供給し、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３に伝達するように制御する。
【００２９】
図２は、本発明の一実施例による小容量電力供給システムのブロック図である。
【００３０】
本発明の一実施例による小容量電力供給システム２００は、発電装置１０１、直流／交流コンバータ１０３、交流フィルタ１０５、交流／交流コンバータ１０７、系統１０９、充電制御部１１１、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３、システム制御部１１５、第１直流／直流コンバータ１１９、負荷１１７及び第２直流／直流コンバータ１２１を含む。
【００３１】
図１の本発明の一実施例と同じであるが、第２直流／直流コンバータ１１９を更に含む。第１直流／直流コンバータ１１９は、発電装置１０１が発電する直流電力の電圧をコンバーティングする。小容量電力供給システム２００は、発電装置１０１が生産する電力の電圧が小さい。よって、発電装置１０１が供給する電力を直流／交流コンバータ１０３に入力するためには昇圧が必要である。第１直流／直流コンバータ１１９は、発電装置１０１が生産する電力の電圧を直流／交流コンバータ１０３に入力できる電圧の大きさにコンバーティングする。
【００３２】
図３は、本発明の一実施例による発電装置を含む電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。
【００３３】
発電装置１０１は電気エネルギーを生成する（Ｓ１０１）。詳細な実施例において、発電装置１０１が太陽電池アレイであれば、発電装置１０１は太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。詳細な実施例において、発電装置１０１がファンであれば、発電装置１０１は風力エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００３４】
充電制御部１１１は、系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるかを判断する（Ｓ１０３）。系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要であるか否かは、系統１０９または負荷１１７が過負荷か軽負荷かを基準に判断する。
【００３５】
系統１０９または負荷１１７に電力供給が必要でなければ、充電制御部１１１はバッテリエネルギー貯蔵システム１１３を充電する（Ｓ１０５）。
【００３６】
充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であるかを判断する（Ｓ１０７）。発電装置１０１が供給する電気エネルギーだけでは系統１０９または負荷１１７の電力需要を満たせないため、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であるかを判断する。また、充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電する程度の十分な電気エネルギーを貯蔵しているかを判断する。
【００３７】
バッテリエネルギー貯蔵システム１１３の放電が必要であれば、充電制御部１１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３を放電する（Ｓ１０９）。
【００３８】
直流／交流コンバータ１０３は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電した電気エネルギー及び発電装置１０１が生成した電気エネルギーを、交流にコンバーティングする（Ｓ１１１）。この際、電力供給システム１００は、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電した電気エネルギー及び発電装置１０１が生成した電気エネルギーの全てを、一つの直流／交流コンバータ１０３を介して直流から交流にコンバーティングする。それぞれの電気器具は使用する電力に限界がある。この限界は、瞬間的な限界と長時間使用した際の限界があるが、長時間使用しても機器が損傷せず、無理なく使用できる最大電力で定格電力が決められる。直流／交流コンバータ１０３の効率を最大にするためには、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３及び発電装置１０１は、直流／交流コンバータ１０３がこのような定格電力の７０％から９０％程度の電力を使用するように電力を供給すべきである。
【００３９】
交流フィルタ１０５は、交流にコンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする（Ｓ１１３）。前記説明のように、詳細な実施例においては、ノイズフィルタリング動作は省略されてもよい。
【００４０】
交流／交流コンバータ１０７は、フィルタリングされた交流電力の電圧の大きさをコンバーティングして、電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１１５）。前記説明のように、詳細な実施例によって、交流／交流コンバータ１０７のフィルタリングは省略されてもよい。
【００４１】
電力供給システム１００は、コンバーティングされた電力を系統１０９または負荷１１７に供給する（Ｓ１１７）。
【００４２】
図１乃至図３の実施例による電力供給システム１００は、一つの直流／交流コンバータ１０３のみを使用するために、発電装置１０１の容量にあわせて直流／交流コンバータ１０３の定格電力を決定して電力供給システム１００を設計する場合、以下のような問題がある。バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電して発電装置１０１と共に電気エネルギーを供給する場合、直流／交流コンバータ１０３は、定格電力の７０％から９０％を超過する電力を使用するため、直流／交流コンバータ１０３の効率を最大にすることはできない。また、バッテリエネルギー貯蔵システム１１３が放電して単独で電気エネルギーを供給する場合、直流／交流コンバータ１０３は定格電力の７０％から９０％に及ばない電力を使用するために、直流／交流コンバータ１０３の効率を最大にすることができない。この他に、電力供給システム１００が発電電力量の変動の大きい太陽光、風力などの自然エネルギーを利用する場合、直流／交流コンバータ１０３の効率を最大にすることはできない。例えば、電力供給システム１００が太陽光発電システムを利用する場合、日射量が少なく発電装置１０１が少ない量の電気エネルギーを供給すれば、直流／交流コンバータ１０３は定格電力の７０％から９０％程度に及ばない電力を使用するために、直流／交流コンバータ１０３の効率を最大にできない。よって、電力供給システム１００の電気エネルギー生成効率が下がる。また、電力の高調派含有率が高まり、電力供給システム１００が生産する電力の品質が下がる。
【００４３】
図４は、本発明の他の実施例による電力供給システムのブロック図である。
【００４４】
本発明の他の実施例による電力供給システム３００は、発電装置３０１、第１直流／交流コンバータ３０３、交流フィルタ３０５、系統３０９、充電制御部３１３、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５、システム制御部３１７、第２直流／交流コンバータ３１９及び負荷３２１を含む。
【００４５】
発電装置３０１は電気エネルギーを生産する。電力供給システムが太陽光電力供給システムであれば、発電装置３０１は太陽電池アレイである。太陽電池アレイは複数の太陽電池モジュールを結合したものである。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列または並列に連結して、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して所定の電圧と電流を発生する装置である。よって、太陽電池アレイは、太陽エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する。
【００４６】
第１直流／交流コンバータ３０３は、直流電力を交流電力にコンバーティングする。発電装置３０１から直流電力を供給されて交流電力にコンバーティングする。
【００４７】
交流フィルタ３０５は、交流電力にコンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする。詳細な実施例において、交流フィルタ３０５は省略されてもよい。
【００４８】
系統３０９とは、多くの発電所、変電所、送配電線及び負荷が一体になって、電力の発生及び利用が行われるシステムである。
【００４９】
負荷３２１とは、電力供給システムから電気エネルギーを供給されて電力を消耗する。
【００５０】
バッテリエネルギー貯蔵システム３１５は、系統３０９または負荷３２１が軽負荷であれば、発電装置３０１から遊休電力を供給されて充電する。バッテリエネルギー貯蔵システム３１５は、系統３０９または負荷３２１が過負荷であれば、充電された電力を放電して系統３０９または負荷３２１に電力を供給する。図１乃至図３の実施例において記載したように、電力供給システム３００は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５を使用して系統３０９または負荷３２１に効率的に電力を供給する。システム制御部３１７は、第１直流／交流コンバータ３０３及び第２直流／交流コンバータ３１９の動作を制御する。システム制御部３１７は充電制御部３１３を含む。充電制御部３１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５の充電及び放電を制御する。系統３０９または負荷３２１が過負荷であれば、充電制御部３１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５が電力を供給するようにして、系統３０９または負荷３２１に電力を伝達する。この際、充電制御部３１３は第２直流／交流コンバータ３１９に電力を供給する。系統３０９または負荷３２１が軽負荷であれば、充電制御部３１３は、発電装置３０１から電力を供給されてバッテリエネルギー貯蔵システム３１５に伝達する。詳しくは、第１直流／交流コンバータは、発電装置３０１から供給された直流電力を交流電力に変換する。この際、第２交流／直流コンバータ３１９は、変換された交流電力を再度直流電力に変換する。この際、充電制御部３１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５を直流電力で充電することができる。
【００５１】
図１乃至図３の実施例とは異なり、図４乃至図５の実施例において、電力供給システム３００は複数の直流／交流コンバータを含む。特に、電力供給システム３００は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５に連結される第２直流／交流コンバータ３１９を更に含む。
【００５２】
第２直流／交流コンバータ３１９は直流電力を交流電力にコンバーティングする。バッテリエネルギー貯蔵システム３１５が放電した直流電力を交流電力にコンバーティングする。第１直流／交流コンバータ３０３以外に第２直流／交流コンバータ３１９を含むことで、電力供給システム３００は、第１直流／交流コンバータ３０３及び第２直流／交流コンバータ３１９を同時に稼動して全体の電力変換の効率を高める。特に、第１直流／交流コンバータ３０３の定格電力を、発電装置３０１が供給する平均電力量に基づいて決定し、第２直流／交流コンバータ３１９の定格電力を、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５が供給する平均電力量に基づいて決定すれば、エネルギー変換効率を高めることができる。本発明の他の実施例による電力供給システム３００の具体的な動作は図５を介して説明する。
【００５３】
図５は、本発明の他の実施例による電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。
【００５４】
発電装置３０１は電気エネルギーを生成する（Ｓ２０１）。しかし、電力供給システム３００が発電装置３０１を含まなければ、このような動作は省略されてもよい。
【００５５】
充電制御部３１３は、系統３０９または負荷３２１に電力供給が必要であるかを判断する（Ｓ２０３）。系統３０９または負荷３２１に電力供給が必要であるか否かは、系統３０９または負荷３２１が過負荷か軽負荷かを基準に判断する。
【００５６】
系統３０９または負荷３２１に電力供給が必要でなければ、充電制御部３１３はバッテリエネルギー貯蔵システム３１５を充電する（Ｓ２０５）。
【００５７】
系統３０９または負荷３２１に電力供給が必要であれば、充電制御部３１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５の放電が必要であるかを判断する（Ｓ２０７）。発電装置３０１が供給する電気エネルギーだけでは系統３０９または負荷３２１の電力需要を満たせないためにバッテリエネルギー貯蔵システム３００の放電が必要であるかを判断する。しかし、電力供給システム１００が発電装置１０１を含まなければ、このような判断は省略されてもよい。また、充電制御部３１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５が放電する程度の十分な電気エネルギーを貯蔵しているかを判断する。
【００５８】
バッテリエネルギー貯蔵システム３１５の放電が必要でなければ、システム制御部３１７は、第１直流／交流コンバータ３０３のみを稼動する。バッテリエネルギー貯蔵システム３１５が放電しないために第２直流／交流コンバータ３１９の稼動は不必要である。
【００５９】
バッテリエネルギー貯蔵システム３１５の放電が必要であれば、充電制御部３１３はバッテリエネルギー貯蔵システム３１５を放電する（Ｓ２１１）。
【００６０】
システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ３０３及び第２直流／交流コンバータ３１９を同時に稼動する（Ｓ２１３）。
【００６１】
第１直流／交流コンバータ３０３及び第２直流／交流コンバータ３１９のうち、稼動された直流／交流コンバータは、電気エネルギーを交流にコンバーティングする（Ｓ２１５）。
【００６２】
交流フィルタ３０５は、コンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする（Ｓ２１７）。前記説明のように、詳細な実施例において、ノイズフィルタリング動作は省力されてもよい。
【００６３】
電力供給システム３００はフィルタリングされた電力を系統に供給する（Ｓ２２１）。
【００６４】
このように、電力供給システム３００は、複数の直流／交流コンバータを使用することで電力の変換効率を高める。しかし、図４乃至図５の実施例の場合、発電装置３０１が供給する電力でバッテリエネルギー貯蔵システム３１５を直ぐに充電できず、第１直流／交流コンバータ３０３を介して交流電力に変換し、これを再度第２直流／交流コンバータ３１９を介して直流電力に変換する。よって、バッテリエネルギー貯蔵システム３１５を効率的に充電できる電力供給システムが必要である。また、複数の直流／交流コンバータそれぞれの定格電力を発電装置３０１が供給する平均電力量及びバッテリエネルギー貯蔵システム３１５が供給する平均電力量に基づいてそれぞれ決定するとしても、電力供給システム３００が天気と時間によって発電量が変化する太陽光発電または風力発電を使用すれば、複数の直流／交流コンバータの定格電力に電力量を合わせて稼動し難いという問題がある。よって、複数の直流／交流コンバータを含み、複数の直流／交流コンバータを基準電力値に基づいて選択的に稼動する電力供給システムが必要である。
【００６５】
以下、図６乃至図１１を参照して、本発明の他の実施例による電力供給システムを説明する。
【００６６】
図６は、本発明の他の実施例による電力供給システムのブロック図である。
【００６７】
本発明の他の実施例による電力供給システム５００は、発電装置５０１、第１直流／交流コンバータ５０３、交流フィルタ５０５、系統５０９、制御スイッチ５１１、充電制御部５１３、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５、システム制御部５１７、第２直流／交流コンバータ５１９、負荷５２１及び直流／直流コンバータ５２３を含む。
【００６８】
発電装置５０１は電気エネルギーを生産する。電力供給システムが太陽光発電装置を含んでいれば、発電装置５０１は太陽電池アレイである。太陽電池アレイは複数の太陽電池モジュールを結合したものである。太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルを直列または並列に連結し、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して所定の電圧及び電流を発生する装置である。よって、太陽電池アレイは太陽エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する。
【００６９】
第１直流／交流コンバータ５０３は直流電力を交流電力にコンバーティングする。発電装置５０１から直流電力を供給されるか、またはバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電した直流電力を交流電力にコンバーティングする。
【００７０】
交流フィルタ５０５は、交流電力にコンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする。詳細な実施例において、交流フィルタ５０５は省略されてもよい。
【００７１】
系統５０９とは、多くの発電所、変電所、送配電線及び負荷が一体になって電力の発生及び利用が行われるシステムである。
【００７２】
負荷５２１は、発電システムから電気エネルギーを供給されて電力を消耗する。
【００７３】
図４乃至図５の実施例とは異なり、図６の実施例において、電力供給システム５００では、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５及び発電装置５０１が直接連結される。詳しくは、電力供給システム５００は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５及び発電装置５０１の間の電力供給の流れを調整するバッテリ制御スイッチ５１１を更に含む。よって、発電装置５０１が生成した電気エネルギーは、第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９を介することなく、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５を充電する。
【００７４】
制御スイッチ５１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５、発電装置５０１及び第１直流／交流コンバータ５０３の間の電力供給の流れを調整する。詳しくは、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電して第１直流／交流コンバータ５０３に電力を供給する場合、制御スイッチ５１１は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５及び第１直流／交流コンバータ５０３を連結する。第１直流／交流コンバータ５０３に電力を供給しない場合、制御スイッチ５１１は、制御信号を受信して第１直流／交流コンバータ５０３及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５の間の連結を解除する。
【００７５】
バッテリエネルギー貯蔵システム５１５は、系統５０９または負荷５２１が軽負荷であれば、発電装置５０１から遊休電力を供給されて充電する。バッテリエネルギー貯蔵システム５１５は、系統５０９または負荷５２１が過負荷であれば、充電された電力を放電して系統５０９または負荷５２１に電力を供給する。図１乃至図５の実施例における記載のように、電力供給システム５００は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５を使用して系統５０９または負荷５２１に効率的に電力を供給する。
【００７６】
直流／直流コンバータ５２３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１３が供給するか供給される直流電力の大きさをコンバーティングする。直流／直流コンバータ５２３は、発電装置５０１から供給された直流電力の大きさを変換して、バッテリエネルギー貯蔵システム５１３が発電装置５０１から直流電力を自ら伝達されて充電するようにする。発電装置５０１が生成する直流電力の電圧の大きさ及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１３を充電するために必要な電圧の大きさは相互に異なる。直流／直流コンバータ５２３はこのような電圧の差を調整する。これを介し、電力供給システム５００は、発電装置５０１が生成する直流電力を自らバッテリエネルギー貯蔵システム５１３に充電する。詳細な実施例によっては、直流／直流コンバータ５２３は省略されてもよい。
【００７７】
システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３、第２直流／交流コンバータ５１９、交流フィルタ５０５、交流／交流コンバータ５０７及び直流／直流コンバータ５２３の動作を制御する。システム制御部５１７は充電制御部５１３を含む。充電制御部５１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５の充電及び放電を制御する。系統５０９または負荷５２１が過負荷であれば、充電制御部５１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が電力を供給するようにして、系統５０９または負荷５２１に電力を伝達する。この際、充電制御部５１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が第１直流／交流コンバータ５０３または第２直流／交流コンバータ５１９のいずれか一つに電力を供給するように制御するか、第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９に同時に供給するように制御する。系統５０９または負荷５２１が軽負荷であれば、充電制御部５１３は、発電装置５０１から電力を供給されてバッテリエネルギー貯蔵システム５１５に伝達する。
【００７８】
第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９は、直流電力を交流電力にコンバーティングする。バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電した直流電力を交流電力にコンバーティングする。電力供給システム５００は、制御スイッチ５１１を含むことで、発電装置５０１が供給する直流電力を交流電力に変換せず、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５を自ら充電する。また、電力供給システム５００が複数の直流／交流コンバータを含み、制御スイッチ５１１を含むことで、供給する電力の大きさに基づいて選択的に複数の直流／交流コンバータを稼動する。電力供給システム５００が供給する電力の大きさに基づいて複数の直流／交流コンバータが選択的に稼動することについては、図７を介して詳細に説明する。
【００７９】
図７は、本発明の他の実施例による電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。
【００８０】
発電装置５０１は電気エネルギーを生成する（Ｓ３０１）。しかし、電力供給システム５００に発電装置５０１が含まれなければ、このような動作は省略されてもよい。
【００８１】
システム制御部５１７は、系統５０９または負荷５２１に電力供給が必要であるかを判断する（Ｓ３０３）。系統５０９または負荷５２１に電力供給が必要であるか否かは、系統５０９または負荷５２１が過負荷か軽負荷かを基準に判断する。
【００８２】
系統５０９または負荷５２１に電力供給が必要でなければ、充電制御部５１３は、外部電力または発電装置５０１が生成する電力がバッテリエネルギー貯蔵システム５１５を充電するように制御する（Ｓ３０５）。
【００８３】
系統５０９または負荷５２１に電力供給が必要であれば、充電制御部５１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５の放電が必要であるかを判断する（Ｓ３０７）。発電装置５０１が供給する電気エネルギーだけで系統５０９または負荷５２１の電力需要を満たせないためにバッテリエネルギー貯蔵システム５００の放電が必要であるかを判断する。しかし、電力供給システム５００が発電装置５０１を含まなければ、このような判断は省略されてもよい。また、充電制御部５１３は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電する程度の十分な電気エネルギーを貯蔵しているかを判断する。
【００８４】
バッテリエネルギー貯蔵システム５１５の放電が必要であれば、充電制御部５１３はバッテリエネルギー貯蔵システム５１５を放電する（Ｓ３０９）。
【００８５】
システム制御部５１７は、発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が供給する電力が第１直流／交流コンバータ５０３の基準電力を超過するかを判断する（Ｓ３１１）。直流／交流コンバータは直流／交流コンバータの定格電力の７０％から９０％程度の電力を使用する際に最大の効率を発揮するため、システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３が定格電力の７０％から９０％を使用するように第１直流／交流コンバータ５０３に対する供給電力の大きさを基準電力として決める。好ましくは、システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３が定格電力の８０％を使用するように、供給電力を基準電力として決める。この際、供給電力は、発電装置５０１が供給する電力のみならず、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電する電力も含む。
【００８６】
発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が供給する電力が第１直流／交流コンバータ５０３の基準電力を超過しなければ、システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３のみを稼動する（Ｓ３１３）。第１直流／交流コンバータ５０３の定格電力は、一つの直流／交流コンバータを使用する図１乃至図３の実施例の直流／交流コンバータの定格電力の大きさより小さい。よって、発電装置５０１が生産する電力が少ない場合にも、第１直流／交流コンバータ５０３が定格電力の７０％から９０％の電力を使用するように発電装置５０１が電力を供給することが容易である。例えば、電力供給システム５００が太陽光電力供給システムであれば、日射量が少なく太陽電池のアレイが生産する電力が少ない場合にも、第１直流／交流コンバータ５０３が定格電力の７０％から９０％の電力を使用するように太陽電池アレイが電力を供給することが容易である。
【００８７】
発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が供給する電力が第１直流／交流コンバータ５０３の基準電力を超過すれば、システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９を同時に稼動する（Ｓ３１５）。システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３に基準電力の大きさの電力を供給して、第１直流／交流コンバータ５０３を稼動する。よって、第１直流／交流コンバータ５０３は、定格電力の７０％から９０％の電力を使用する。よって、第１直流／交流コンバータ５０３は、効率的に直流電力を交流電力にコンバーティングすることができる。また、第１直流／交流コンバータ５０３によってコンバーティングされた高調波含有率が下がり、電力の品質が高まる。システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３に供給してから残った電力を第２直流／交流コンバータ５１９に供給して、第２直流／交流コンバータ５１９を稼動する。
【００８８】
第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９は、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が放電した電気エネルギーまたは発電装置５０１が変換した電気エネルギーを交流にコンバーティングする（Ｓ３１７）。
【００８９】
交流フィルタ５０５は、コンバーティングされた電力のノイズをフィルタリングする（Ｓ３１９）。
【００９０】
電力供給システム５００は、フィルタリングされた電力を系統５０９または負荷５２１に供給する（Ｓ３２３）。
【００９１】
このような動作によって、電力供給システム５００は、発電装置５０１が供給する直流電力を交流電力に変換せず、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５を自ら充電する。また、このような動作を介して、電力供給システム５００は、供給する電力の大きさに基づいて選択的に複数の直流／交流コンバータを稼動する。
【００９２】
図８は、本発明の他の実施例によって、システム制御部５１７がバッテリエネルギー貯蔵システムを充電する場合の電力供給の流れを示す図である。
【００９３】
図７のフローチャートの説明のように、系統５０９または負荷５２１に電力供給が必要でなければ、充電制御部５１３は、発電装置５０１が生成した電気エネルギーまたは外部の電力源が供給する電気エネルギーによって、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５を充電するように制御する。
【００９４】
図９及び１０は、図７のフローチャートの説明のように、系統５０９または負荷５２１に電力の供給が必要であり、バッテリエネルギー貯蔵システム制御部５１７の放電が必要な場合の電力供給の流れを示す図である。
【００９５】
図９は、本発明の他の実施例によって、システム制御部５１７が第１直流／交流コンバータのみを稼動する場合の電力供給の流れを示す図である。
【００９６】
発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が供給する電力が第１直流／交流コンバータ５０３の基準電力を超過しなければ、充電制御部５１３は、発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が同時に第１直流／交流コンバータ５０３に電力を供給するように制御する。この場合、システムの制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３のみを稼動する。
【００９７】
図１０は、本発明の他の実施例によって、システム制御部５１７が第１直流／交流コンバータ及び第２直流／交流コンバータを同時に稼動する場合の電力供給の流れを示す図である。
【００９８】
発電装置５０１及びバッテリエネルギー貯蔵システム５１５が供給する電力が第１直流／交流コンバータ５０３の基準電力を超過すれば、充電制御部５１３は、発電装置５０１が第１直流／交流コンバータ５０３に電力を供給するように制御し、バッテリエネルギー貯蔵システム５１５が第２直流／交流コンバータ５１９に電力を供給するように制御する。この場合、システム制御部５１７は、第１直流／交流コンバータ５０３及び第２直流／交流コンバータ５１９を全て稼動する。
【００９９】
図１１は、本発明の他の実施例によって、第１直流／交流コンバータ及び第２直流／交流コンバータが同時に稼動する場合の、第１直流／交流コンバータ及び第２直流／交流コンバータの出力電流のグラフである。
【０１００】
図１１のグラフにおいて、Ｉ１は第１直流／交流コンバータ５０３の出力電流であり、Ｉ２は第２直流／交流コンバータ５１９の出力電流である。第１直流／交流コンバータ５０３の出力電流の周波数及び第２直流／交流コンバータ５１９の出力電流の周波数が同一であることがわかる。よって、電力供給システム５００が複数の直流／交流コンバータを利用して電力を系統５０９または負荷５２１に供給する際、複数の直流／交流コンバータが出力する電力の周波数が同一であれば、二つの電流は問題なく合成する。
【０１０１】
これまで実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるが、必ずしも一つの実施例にのみ限定されることはない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わされるか変形されて実施してもよい。よって、このような組み合わせ及び変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。
【０１０２】
これまで実施例を中心に説明したが、これらは単なる例示であって、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、前記に例示されていない様々な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施してもよい。そして、このような変形及び応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。
【符号の説明】
【０１０３】
１００、３００、５００    電力供給システム
１０１、３０１、５０１    発電装置
１０３    直流／交流コンバータ
１０５、３０５    交流フィルタ
１０７    交流／交流コンバータ
１０９、３０９、５０９    系統
１１１、３１３、５１３    充電制御部
１１３、３１５、５１５    バッテリエネルギー貯蔵システム
１１５、３１７、５１７    システム制御部
１１７、３２１、５２１    負荷
１１９    第１直流／直流コンバータ
１２１    第２直流／直流コンバータ
２００    小容量電力供給システム
３０３、５０３    第１直流／交流コンバータ
３１９、５１９    第２直流／交流コンバータ
５１１    制御スイッチ
５２３    直流／直流コンバータ
【図１】
2016149926.tif 000003
【図２】
2016149926.tif 000004
【図３】
2016149926.tif 000005
【図４】
2016149926.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016149926.tif 000008
【図７】
2016149926.tif 000009
【図８】
2016149926.tif 000010
【図９】
2016149926.tif 000011
【図１０】
2016149926.tif 000012
【図１１】
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