KR102634001B1 - Multiport based dab converter for modularization and fault conditions and operating method of multiport dab converter - Google Patents

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Abstract

모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터는, 1차측 인덕터(L1)와, 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비하는 QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터; 및 상기 1차측 인덕터(L1)와 병렬로 결합되는 제1 릴레이를 포함하고, 상기 제1 릴레이는, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.A multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations and a method of operating the multiport DAB converter are disclosed. According to an embodiment of the present invention, a multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations is a QAB comprising a primary inductor (L 1 ) and three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ). (Quadruple-Active-Bridge) Converter; and a first relay coupled in parallel with the primary inductor (L 1 ), wherein the first relay connects the primary inductor (L 1 ) in the case of an islanding mode in which a fault occurs at the input port. can be turned on.

Description

모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법{MULTIPORT BASED DAB CONVERTER FOR MODULARIZATION AND FAULT CONDITIONS AND OPERATING METHOD OF MULTIPORT DAB CONVERTER}A multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations and a method of operating the multiport DAB converter {MULTIPORT BASED DAB CONVERTER FOR MODULARIZATION AND FAULT CONDITIONS AND OPERATING METHOD OF MULTIPORT DAB CONVERTER}

본 발명은 전력전자(Power Electronics) 기술을 기반으로, 양방향 DC/DC 컨버터 중 폴트(Fault) 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법에 관한 것이다.The present invention is based on power electronics technology, and is a multiport DAB converter and multiport that can respond to fault situations among bidirectional DC/DC converters and solve power synchronization phenomenon. This is about how to operate a DAB converter.

최근에는, 고전압 DC(Direct Current) 배전망의 개발 필요성이 부각되고 있다.Recently, the need to develop a high-voltage DC (Direct Current) distribution network has been highlighted.

고전압 DC 배전망은, AC 전력망에 비해 표피효과 및 리액턴스 성분이 없어 효율이 좋으며, 태양광, 풍력 등 출력이 직류인 신재생 에너지와 함께 활용할 수 있다는 장점이 있다.The high-voltage DC distribution network is more efficient than the AC power grid because it does not have skin effect or reactance components, and has the advantage of being able to be used with renewable energy with direct current output, such as solar power and wind power.

고전압 DC 배전망의 기술은, 에너지의 효율적 활용을 위해, 신재생에너지와 스마트 그리드의 고성능 전력 기술로서 최근 활발하게 연구되고 있다.High-voltage DC distribution network technology has recently been actively researched as a high-performance power technology for renewable energy and smart grids for efficient use of energy.

QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터는, 여러 DC 전력기술 토폴로지 중 전기적 절연을 가지며 컨버터 양단의 위상 차이를 이용하여 양방향 전력전달이 가능한 다수의 컨버터를 이용한다.QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter, among several DC power technology topologies, uses multiple converters that have electrical isolation and enable bidirectional power transfer using the phase difference between both ends of the converter.

QAB 컨버터는, 구조적으로 하나의 컨버터에 여러 포트가 연결되어 구성 될 수 있다.A QAB converter can be structurally configured with multiple ports connected to one converter.

QAB 컨버터의 인덕터는, 포트 간 에너지 전달을 위해 컨버터 양단에 위치 할 수 있다.The inductor of a QAB converter can be located at both ends of the converter to transfer energy between ports.

QAB 컨버터의 인덕터 회로도는, 하나의 컨버터에 다수의 출력 포트가 연결되어, 모든 출력 포트 간 권선이 연결되어 있는, 권선 간 커플링 현상이 발생 할 수 있다.In the inductor circuit diagram of the QAB converter, a plurality of output ports are connected to one converter, and the windings between all output ports are connected, which may cause coupling between windings.

권선 간 커플링 현상으로는, 임의의 출력 포트의 부하 변동이 다른 부하 포트에 영향을 미치는 전력 동조화 현상을 발생시킬 수 있다.The coupling phenomenon between windings can cause a power synchronization phenomenon in which load changes at any output port affect other load ports.

전력 동조화 현상은 의도하지 않은 전력 전달 현상으로, 시스템의 다이내믹 반응성을 감소시키고 출력 전압 제어를 어렵게 만드는 단점이 있다.Power synchronization is an unintended power transfer phenomenon that has the disadvantage of reducing the dynamic responsiveness of the system and making output voltage control difficult.

또한, 하나의 변압기를 사용하기에 부하를 추가할 때마다 컨버터 권선을 추가할 수 없어 모듈화가 불가능하다는 단점이 존재한다. In addition, since a single transformer is used, a converter winding cannot be added each time a load is added, so modularization is not possible.

따라서, 모듈화가 가능하고 폴트(Fault) 상황에 대응 가능한 컨버터의 개선된 모델의 개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for the development of an improved converter model that can be modularized and responds to fault situations.

본 발명의 실시예는, 양방향 DC/DC 컨버터 중 폴트 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the embodiment of the present invention is to provide a multiport DAB converter that can respond to fault situations among bidirectional DC/DC converters, solves the power synchronization phenomenon, and provides a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, and a method of operating the multiport DAB converter. Do it as

본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 Fault 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터는, 1차측 인덕터(L1)와, 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비하는 QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터; 및 상기 1차측 인덕터(L1)와 병렬로 결합되는 제1 릴레이를 포함하고, 상기 제1 릴레이는, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations is a QAB (Quadruple-Active) converter equipped with a primary inductor (L1) and three secondary inductors (L2, L3, and L4). -Bridge) converter; and a first relay coupled in parallel with the primary inductor (L1), wherein the first relay turns on the primary inductor (L1) in the case of an islanding mode in which a fault occurs at the input port. You can do it.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 Fault 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법은, QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터에 구비되는 1차측 인덕터(L1)에 대해, 제1 릴레이를 병렬로 결합하는 단계; 및 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 제1 릴레이에서, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시키는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations involves the first inductor (L 1 ) provided in the QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter. 1 Combining relays in parallel; And in the case of islanding mode in which a fault occurs in the input port, the configuration may include turning on the primary inductor (L 1 ) in the first relay.

본 발명의 일실시예에 따르면, 양방향 DC/DC 컨버터 중 폴트 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a multiport DAB converter capable of responding to a fault situation and a multiport DAB converter capable of responding to a modularity and fault situation, which is capable of responding to a fault situation among bidirectional DC/DC converters and solving the power synchronization phenomenon, and a method of operating the multiport DAB converter. You can.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 QAB 컨버터의 회로도이다.
도 3은 QAB 컨버터의 등가 인덕턴스 회로도이다.
도 4는 전력 동조화 현상에 대한 시뮬레이션 파형을 예시한 도이다.
도 5는 QAB 컨버터에서 Grid Connected/Islanding Mode를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 Multiport DAB 컨버터에 Relay를 장착할 때의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 2의 Port 1을 확대한 도이다.
도 8은 Port 1에서, 2개의 스위치가 ON이고, 2개의 스위치가 OFF인 Full Bridge를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 Fault 상황시의 회로도이다.
도 10는 QAB 컨버터의 회로도이다.
도 11은 릴레이를 이용한 Modular type Multiport DAB 컨버터의 Grid Connected Mode를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 릴레이를 이용한 Modular type Multiport DAB 컨버터의 Islanding Mode를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 PSIM을 이용한 QAB 컨버터의 시뮬레이션 파형을 설명하기 위한 도이다.
도 14는 Transition mode 시 동작 알고리즘을 설명하는 도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 도시한 흐름도이다.
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations, according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a circuit diagram of the QAB converter.
Figure 3 is an equivalent inductance circuit diagram of the QAB converter.
Figure 4 is a diagram illustrating a simulation waveform for a power synchronization phenomenon.
Figure 5 is a diagram to explain Grid Connected/Islanding Mode in the QAB converter.
Figure 6 is a diagram to explain the configuration when mounting a relay on a multiport DAB converter.
Figure 7 is an enlarged view of Port 1 in Figure 2.
Figure 8 is a diagram to explain a full bridge in which two switches are ON and two switches are OFF in Port 1.
Figure 9 is a circuit diagram in a fault situation.
Figure 10 is a circuit diagram of the QAB converter.
Figure 11 is a diagram to explain the Grid Connected Mode of the Modular type Multiport DAB converter using a relay.
Figure 12 is a diagram to explain the islanding mode of the Modular type Multiport DAB converter using a relay.
Figure 13 is a diagram for explaining the simulation waveform of the QAB converter using PSIM.
Figure 14 is a diagram explaining the operation algorithm in transition mode.
Figure 15 is a flowchart showing a method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, various changes can be made to the embodiments, so the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for descriptive purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the embodiments belong. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the embodiments, the detailed descriptions are omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 구성을 도시한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations, according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터(이하, '멀티포트 DAB 컨버터(100)'라 약칭함)는, QAB 컨버터(110), 제1 릴레이(120), 및 제2 릴레이(130)를 포함하여 구성 할 수 있다.Referring to Figure 1, according to an embodiment of the present invention, a multiport DAB converter (hereinafter abbreviated as 'multiport DAB converter 100') capable of modularization and responding to fault situations includes a QAB converter 110, It can be configured to include a first relay 120 and a second relay 130.

QAB 컨버터(110)는 1차측 인덕터(L1)와, 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비한다. 여기서, 1차측은 입력 포트를 의미하고, 2차측은 출력 포트를 의미할 수 있다.The QAB converter 110 includes a primary inductor (L 1 ) and three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ). Here, the primary side may mean an input port, and the secondary side may mean an output port.

2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, QAB 컨버터(110)의 하단에 배치되는 ESS 포트 인덕터(L4)는, 입력 포트에 폴트가 발생하여, ESS(Energy Storage System)로부터 전력을 공급받는 Islanding Mode에서 전력 전달을 담당하는 인덕터 일 수 있다.Among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ), the ESS port inductor (L 4 ) disposed at the bottom of the QAB converter 110 may receive power from the ESS (Energy Storage System) when a fault occurs at the input port. It may be an inductor responsible for transmitting power in islanding mode that is supplied.

제1 릴레이(120)는, 상기 1차측 인덕터(L1)와 병렬로 결합된다. 즉, 제1 릴레이(120)는 1차측 인덕터(L1)를 선택적으로 On/Off 스위칭하는 역할을 할 수 있다.The first relay 120 is coupled in parallel with the primary inductor (L 1 ). That is, the first relay 120 may serve to selectively switch the primary inductor (L 1 ) on/off.

제1 릴레이(120)는, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.The first relay 120 can turn on the primary inductor (L 1 ) in the case of islanding mode in which a fault occurs at the input port.

제2 릴레이(130)는 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, ESS 포트 인덕터(L4)와 병렬로 결합된다. 즉, 제2 릴레이(130)는 ESS 포트 인덕터(L4)를 선택적으로 On/Off 스위칭하는 역할을 할 수 있다.The second relay 130 is coupled in parallel with the ESS port inductor (L 4 ) among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ). That is, the second relay 130 may serve to selectively switch the ESS port inductor (L 4 ) on/off.

상기 제2 릴레이(130)는, 상기 Islanding Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 Off 시킴으로써, ESS 전력이, 나머지의 2차측 인덕터(L2, L3)를 통해 전달되도록 할 수 있다.In the case of the islanding mode, the second relay 130 turns off the ESS port inductor (L 4 ), allowing ESS power to be transmitted through the remaining secondary inductors (L 2 and L 3 ). .

또한, 제1 릴레이(120)는, 상기 입력 포트에 상기 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 Off 시킬 수 있다.Additionally, the first relay 120 may turn off the primary inductor (L 1 ) in the case of Grid Connected Mode in which the fault does not occur in the input port.

상기 Grid Connected Mode의 경우, 제2 릴레이(130)는, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 On 시킴으로써, 상기 입력 포트에서 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4)로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 막을 수 있다.In the case of the Grid Connected Mode, the second relay 130 turns on the ESS port inductor (L 4 ), thereby transmitting power from the input port to the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 ). Synchronization phenomenon can be prevented.

또한, 제1 릴레이(120)는, 2개의 상단 스위치(S1, S3)와, 2개의 하단 스위치(S2, S4)로 구성될 수 있다.Additionally, the first relay 120 may be composed of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4).

상기 Islanding Mode의 경우, 제1 릴레이(120)는, 상기 상단 스위치 및 상기 하단 스위치 중, 어느 하나 만을 활성화하여, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.In the case of the islanding mode, the first relay 120 can turn on the primary inductor (L 1 ) by activating only one of the upper switch and the lower switch.

즉, 제1 릴레이(120)는, Islanding Mode 하에서, 2개의 상단 스위치(S1, S3)를 On시키고, 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 Off 시켜, 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다. 또는, 제1 릴레이(120)는, Islanding Mode 하에서, 2개의 상단 스위치(S1, S3)를 Off시키고, 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 On 시켜, 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.That is, under the islanding mode, the first relay 120 turns on the two upper switches (S1, S3) and turns on the two lower switches (S2, S4) to turn on the primary inductor (L 1 ). You can. Alternatively, the first relay 120 turns on the primary inductor (L 1 ) by turning off the two upper switches (S1, S3) and turning on the two lower switches (S2, S4 ) in the islanding mode. You can.

또한, QAB 컨버터(110)는, 상기 1차측 인덕터(L1)와 상기 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 각각에 연관되는 포트를 모듈로 구성하여, 부하에 따른 인덕터의 개별 교체를 가능하게 할 수 있다. 즉, QAB 컨버터(110)는 2차측 인덕터(L2, L3, L4)와 제2 릴레이(130)를 포함하는 포트를, 모듈 형태로 구성하고, 필요시 모듈 단위로 교체가 가능하도록 할 수 있다.In addition, the QAB converter 110 configures the ports associated with each of the primary inductor (L 1 ) and the three secondary inductors (L 2 , L 3 , and L 4 ) as a module, so that the inductor according to the load Individual replacement may be possible. That is, the QAB converter 110 configures the port including the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 ) and the second relay 130 in a module form, and can be replaced on a module basis when necessary. You can.

본 발명의 실시예는, 양방향 DC/DC 컨버터 중 폴트 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the embodiment of the present invention is to provide a multiport DAB converter that can respond to fault situations among bidirectional DC/DC converters, solves the power synchronization phenomenon, and provides a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, and a method of operating the multiport DAB converter. Do it as

도 2는 QAB 컨버터의 회로도이다.Figure 2 is a circuit diagram of the QAB converter.

도 2(a)는 기존 4인덕터 QAB 컨버터의 회로도이다.Figure 2(a) is a circuit diagram of an existing 4-inductor QAB converter.

도 2(b)는 본 발명의 멀티포트 DAB 컨버터(3인덕터 QAB 컨버터)의 회로도이다.Figure 2(b) is a circuit diagram of the multiport DAB converter (3-inductor QAB converter) of the present invention.

도 2(a)에서와 같이, 기존 4인덕터 QAB 컨버터는, 입력 포트 port 1의 1차측 인덕터(L1)와, 출력 포트 port 2, 3, 4의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비한다. 기존 4인덕터 QAB 컨버터는 Grid Connected Mode(입력 포트로부터 원활히 전력 공급됨)와 Islanding Mode(fault로 인해 입력 포트로부터 전력 공급이 안됨)에 무관하게, 1차측 인덕터(L1)가 항시 On 상태로 있어, Grid Connected Mode시 전력 동조화 현상이 발생할 수 있다.As shown in Figure 2(a), the existing 4-inductor QAB converter includes a primary inductor (L 1 ) of input port port 1 and secondary inductors (L 2 , L 3 , L) of output port ports 2, 3 , and 4. 4 ) is provided. In the existing 4-inductor QAB converter, regardless of Grid Connected Mode (power is supplied smoothly from the input port) and Islanding Mode (power is not supplied from the input port due to a fault), the primary inductor (L 1 ) is always on. , power synchronization phenomenon may occur in Grid Connected Mode.

도 2(b)에서는, 릴레이가 적용되지 않은 3인덕터 QAB 컨버터를 도시한다. 도 2(b)의 3인덕터 QAB 컨버터는 Grid Connected Mode일 때, 전력동조화 현상이 되지 않지만, Islanding Mode일 때 전력 전달이 되지 않는 컨버터 일 수 있다.Figure 2(b) shows a three-inductor QAB converter without a relay. The three-inductor QAB converter in Figure 2(b) does not synchronize power in Grid Connected Mode, but may be a converter that does not transmit power in Islanding Mode.

3인덕터 QAB 컨버터는, 릴레이를 통해, Grid Connected Mode에서는 1차측 인덕터(L1)를 Off하고, Islanding Mode에서는 1차측 인덕터(L1)를 On 하여, 전력 동조화 현상을 억제하면서 Islanding Mode에서의 ESS 전력 공급을 가능하게 할 수 있다.The 3-inductor QAB converter, through a relay, turns off the primary inductor (L 1 ) in Grid Connected Mode and turns on the primary inductor (L 1 ) in Islanding Mode, suppressing the power synchronization phenomenon and reducing the ESS in islanding mode. Power supply can be made possible.

도 3은 QAB 컨버터의 등가 인덕턴스 회로도이다.Figure 3 is an equivalent inductance circuit diagram of the QAB converter.

도 3(a)는 기존 4인덕터 QAB 컨버터의 등가 인덕턴스 회로도이다.Figure 3(a) is an equivalent inductance circuit diagram of a conventional 4-inductor QAB converter.

도 3(b)는 본 발명의 멀티포트 DAB 컨버터(3인덕터 QAB 컨버터)의 등가 인덕턴스 회로도이다.Figure 3(b) is an equivalent inductance circuit diagram of the multiport DAB converter (3-inductor QAB converter) of the present invention.

도 3(a)에서와 같이, 기존 4인덕터 QAB 컨버터는, DAB 컨버터 사이에 각각의 인덕터를 위치시켜, 포트 간에 전력 교환이 동등하게 이루어지도록 할 수 있다.As shown in FIG. 3(a), the existing 4-inductor QAB converter can position each inductor between DAB converters to ensure equal power exchange between ports.

반면, 도 3(b)에서의 3인덕터 QAB 컨버터는, 릴레이를 통해, Grid Connected Mode에서 1차측 인덕터(L1)가 Off 됨에 따라, P23, P34, P24가 분리되면서 전력 동조화 현상을 억제 할 수 있다.On the other hand, in the three-inductor QAB converter in Figure 3(b), as the primary inductor (L 1 ) is turned off in Grid Connected Mode through a relay, P 23 , P 34 , and P 24 are separated, resulting in a power synchronization phenomenon. It can be suppressed.

도 4는 전력 동조화 현상에 대한 시뮬레이션 파형을 예시한 도이다.Figure 4 is a diagram illustrating a simulation waveform for a power synchronization phenomenon.

도 4에서는, 포트3의 전력을 1kW에서 500W 로 감소할 시의, 다른 포트에 대한 영향을 보여준다.Figure 4 shows the effect on other ports when reducing the power of port 3 from 1kW to 500W.

도 4에 도시한 바와 같이, Grid Connected Mode 에서, 포트 3의 V(430)와 I(440)가 변동 함에 따라, 포트 1의 V(410)와 포트 4의 V(420)는 그에 대한 영향으로 변동되어 전력 동조화 현상이 발생 될 수 있다.As shown in Figure 4, in Grid Connected Mode, as V (430) and I (440) of port 3 change, V (410) of port 1 and V (420) of port 4 change accordingly. Fluctuations may cause power synchronization phenomenon.

DAB(Dual Active Bridge Converter) 컨버터는, 입력/출력 모두 동일한 Full-Bridge로 구성되며, 양방향 전력전달이 가능하다라는 장점을 가지고 있다.DAB (Dual Active Bridge Converter) converter consists of a full bridge with the same input/output and has the advantage of enabling two-way power transmission.

DAB 컨버터는, 컨버터 양단의 위상 차이(Φ)를 이용하여 전력을 전달하며, 위상의 크기와 부호에 따라 전달되는 전력의 크기와 방향을 결정 할 수 있다.The DAB converter transmits power using the phase difference (Φ) between both ends of the converter, and can determine the magnitude and direction of the transmitted power depending on the magnitude and sign of the phase.

DAB 컨버터의 양단에 구비되는 인덕터는, 에너지를, 1차측에서 2차측으로 전달하거나, 또는 2차측에서 1차측으로 전달하기 위한 에너지 저장장치 일 수 있다. 상기 인덕터의 인덕턴스의 크기는, 전달되는 전력 크기에 영향을 주는 요소로서, 전력을 전달하는데 필요한 구성 소자이다.The inductor provided at both ends of the DAB converter may be an energy storage device for transferring energy from the primary side to the secondary side, or from the secondary side to the primary side. The size of the inductance of the inductor is a factor that affects the amount of transmitted power and is a necessary component for transmitting power.

도 2(a)는 QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터의 양단 인덕터가 4개(L1, L2, L3, L4) 일 때의 회로도이다. Figure 2(a) is a circuit diagram when there are four inductors (L 1 , L 2 , L 3 , L 4 ) at both ends of the QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter.

Lij는 QAB 컨버터의 포트 간 등가 인덕턴스를 나타내며, 수식 (1)~(3)과 같이 표현할 수 있다.L ij represents the equivalent inductance between ports of the QAB converter, and can be expressed as equations (1) to (3).

[수식 1][Formula 1]

[수식 2][Formula 2]

[수식 3][Formula 3]

도 3(a)와 같이, 기존 4인덕터 QAB 컨버터는, 모든 포트 간 등가 인덕턴스가 존재하기 때문에 전력이 상호 간에 전달될 수 있다.As shown in Figure 3(a), in the existing 4-inductor QAB converter, power can be transferred to each other because there is an equivalent inductance between all ports.

포트에 여러 개의 권선이 연결되어 있어, 기존 4인덕터 QAB 컨버터에서는, 권선간 커플링 현상이 발생될 수 있다. 예를 들어, 기존 4인덕터 QAB 컨버터는, 도 4과 같이, 포트 3의 부하(전력)가 1kW에서 500W 로 변동되면, 포트 3(430) 뿐만 아니라 나머지 포트2, 4(410, 420)의 전압도 함께 흔들리는 현상을 발생시킬 수 있다.Since multiple windings are connected to the port, coupling between windings may occur in the existing 4-inductor QAB converter. For example, in the existing 4-inductor QAB converter, as shown in Figure 4, when the load (power) of port 3 changes from 1kW to 500W, the voltage of not only port 3 (430) but also the remaining ports 2 and 4 (410, 420) It may also cause shaking.

도 2(b)는 기존 4개의 인덕터에서 L1을 제거한 3 인덕터 QAB 컨버터(멀티포트 DAB 컨버터)의 회로도이다. Figure 2(b) is a circuit diagram of a 3-inductor QAB converter (multiport DAB converter) in which L 1 is removed from the existing 4 inductors.

도 2(b)와 같이, 3 인덕터 QAB 컨버터(멀티포트 DAB 컨버터)에는 L1이 존재하지 않는다.As shown in FIG. 2(b), L 1 does not exist in the 3-inductor QAB converter (multiport DAB converter).

3 인덕터 QAB 컨버터(멀티포트 DAB 컨버터)는, L12, L13, L14를 제외한 나머지 등가 인덕턴스의 크기를, 수식 (4)와 같이 무한으로 할 수 있다.3 inductor QAB converter (multiport DAB converter) is L 12 , L 13 , Except for L 14 , the size of the remaining equivalent inductances can be made infinite as shown in Equation (4).

[수식 4][Formula 4]

L12, L13, L14를 제외한 나머지 등가 인덕턴스가 무한이 되기 때문에, 관련된 노드(L23, L24, L34)는 회로적으로 오픈이 될 수 있다.L 12 , L 13 , Since the remaining equivalent inductances except L 14 are infinite, the related nodes (L 23 , L 24 , L 34 ) can be open in circuit.

도 3(b)에서는 기존 L23, L24, L34가 오픈된 형태의 등가 인덕턴스 회로도를 도시한다.In Figure 3(b), the existing L 23 , L 24 , L 34 shows the equivalent inductance circuit diagram in an open form.

[수식 5][Formula 5]

수식 5는 DAB 전력 공식으로, 수식 4에서 계산된 등가 인덕턴스를, 적용하여 표현할 수 있다.Equation 5 is the DAB power formula and can be expressed by applying the equivalent inductance calculated in Equation 4.

수식 5에 따라, P23, P24, P34는 0이 되고, P12, P13, P14 각각은 계산된 소정 값을 갖는다.According to Equation 5, P 23 , P 24 , P 34 becomes 0, P 12 , P 13 , Each of P 14 has a calculated predetermined value.

즉, 수식 5로 비추어 볼 때, 3 인덕터 QAB 컨버터(멀티포트 DAB 컨버터)는, 기존 4인덕터 QAB 컨버터에서 1차측 인덕턴스(L1)를 제거하여, 전력 동조화 현상을 막을 수 있다. In other words, in light of Equation 5, the 3-inductor QAB converter (multiport DAB converter) can prevent the power synchronization phenomenon by removing the primary inductance (L 1 ) from the existing 4-inductor QAB converter.

도 5는 QAB 컨버터에서 Grid Connected/Islanding Mode를 설명하기 위한 도이다.Figure 5 is a diagram to explain Grid Connected/Islanding Mode in the QAB converter.

도 5(a)는 Multiport DAB 컨버터의 Grid-connected mode를 예시하고, 도 5(b)는 Multiport DAB 컨버터의 Islanding mode를 예시한다.Figure 5(a) illustrates the Grid-connected mode of the Multiport DAB converter, and Figure 5(b) illustrates the Islanding mode of the Multiport DAB converter.

도 5에서, 화살표 방향은 전력 흐름 방향을 의미한다.In Figure 5, the arrow direction indicates the power flow direction.

도 5(a)의 Grid-Connected Mode는 입력 포트에서 전력을 공급받아 여러 개의 출력 포트로 전력을 공급하는 모드일 수 있다.The Grid-Connected Mode in Figure 5(a) may be a mode in which power is supplied from an input port and supplied to multiple output ports.

Grid-Connected Mode에서 Multiport DAB 컨버터는, 1차측 인덕터(L1)가 있으면, 출력 포트로 전력 전달이 가능하나 전력 동조화 현상을 발생시킬 수 있다.In Grid-Connected Mode, the Multiport DAB converter can transmit power to the output port if there is a primary inductor (L 1 ), but power synchronization phenomenon may occur.

만약, 1차측 인덕터(L1)가 없으면, Grid-Connected Mode에서 Multiport DAB 컨버터는, 전력 동조화 현상을 막으며 출력 포트로 전력을 공급 할 수 있다.If there is no primary inductor (L 1 ), the Multiport DAB converter in Grid-Connected Mode can supply power to the output port while preventing power synchronization.

도 5(b)의 Islanding mode는, 입력 포트에 Fault가 발생하여 정상적인 전원공급이 되지 않아 ESS로 연결된 포트(L4)에서 다른 포트로 출력을 공급하는 모드일 수 있다.Islanding mode in FIG. 5(b) may be a mode in which output is supplied from the port (L 4 ) connected to the ESS to another port because a fault occurs in the input port and normal power supply is not possible.

Islanding mode에서는 1차측 인덕터(L1)가 필요할 수 있다. 이는, 1차측 인덕터(L1)가 없다면, 1차측 도선으로 인해 Multiport DAB 컨버터의 변압기가 포화되어, ESS Port로부터 출력포트로의 정상적인 전력 전달이 불가능 하기 때문이다.In islanding mode, a primary inductor (L 1 ) may be required. This is because, without the primary side inductor (L 1 ), the transformer of the Multiport DAB converter is saturated due to the primary side conductor, making normal power transmission from the ESS Port to the output port impossible.

정리하면, Multiport DAB 컨버터는, Grid-Connected Mode로 동작시 1차측 인덕터(L1)가 불필요하고, Islanding Mode로 동작시 1차측 인덕터(L1)가 필요하다.In summary, the multiport DAB converter does not need a primary inductor (L 1 ) when operating in grid-connected mode, and requires a primary inductor (L 1 ) when operating in islanding mode.

도 6은 Multiport DAB 컨버터에 Relay를 장착할 때의 구성을 설명하기 위한 도이다.Figure 6 is a diagram to explain the configuration when mounting a relay on a multiport DAB converter.

도 6(a)는 ESS 포트측 인덕터(L4)에 Relay를 장착한 구성이고, 도 6(b)는 1차측 인덕터(L1)에 Relay를 장착한 구성을 예시한다.Figure 6(a) illustrates a configuration in which a relay is mounted on the ESS port side inductor (L 4 ), and Figure 6(b) illustrates a configuration in which a relay is mounted on the primary side inductor (L 1 ).

도 6(b)에서와 같이, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 기계적인 스위치인 Relay를 이용하여, Grid Connected Mode 일 때에 1차측 인덕터(L1)를 Off 시키고, Islanding mode 일 때에 1차측 인덕터(L1)를 On시킬 수 있다.As shown in FIG. 6(b), the multiport DAB converter 100 uses a relay, a mechanical switch, to turn off the primary inductor (L 1 ) in Grid Connected Mode and to turn off the primary inductor (L 1 ) in Islanding mode. L 1 ) can be turned on.

또한, ESS Port 측이 Islanding Mode에서 입력포트가 되기 때문에, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, ESS 포트측 인덕터(L4)에 대해서도 Relay를 장착한 구성을 채용할 수 있다.In addition, since the ESS Port side becomes an input port in Islanding Mode, the multiport DAB converter 100 can adopt a configuration in which a relay is mounted on the ESS port side inductor (L 4 ).

즉, 도 6(a)에서와 같이, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 Relay를 이용하여, Grid Connected Mode 일 때에 ESS 포트측 인덕터(L4)를 On 시키고, Islanding mode 일 때에 ESS 포트측 인덕터(L4)를 Off 시킬 수 있다.That is, as shown in FIG. 6(a), the multiport DAB converter 100 uses a relay to turn on the ESS port side inductor (L 4 ) in grid connected mode, and turns on the ESS port side inductor (L 4 ) in islanding mode. L 4 ) can be turned off.

정리하면, 1차측 인덕터(L1)는 Grid-Connected Mode일 때 off 시키고, Islanding Mode일 때 On 시킨다. 이와 반대로, ESS 포트측 인덕터(L4)는 Grid-Connected Mode일 때 on 시키고, Islanding Mode일 때 Off 시킨다.In summary, the primary inductor (L 1 ) is turned off in Grid-Connected Mode and turned on in Islanding Mode. On the contrary, the ESS port side inductor (L 4 ) is turned on in Grid-Connected Mode and turned off in Islanding Mode.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는 입력/출력 Port에서 인덕터와 릴레이를 병렬로 구성하고, 릴레이의 동작을 통해, Mode에 따라 인덕터를 On/Off 하는 것을 특징으로 한다.The multiport DAB converter 100 is characterized by configuring an inductor and a relay in parallel at the input/output port, and turning the inductor on/off depending on the mode through the operation of the relay.

본 발명의 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 컨버터를 개별로 사용하여 모듈화가 가능하며, 릴레이를 추가하여 인덕터를 선택적으로 On/Off 시킬 수 있다.The multiport DAB converter 100 of the present invention can be modularized by using individual converters, and the inductor can be selectively turned on/off by adding a relay.

또한, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 양방향 전력 전달이 가능한 Dual-Active-Bridge(DAB) 컨버터에서 다수의 포트를 가질 수 있는 QAB 컨버터를 포함 함으로써, 연결된 다양한 분산전원, 에너지저장장치(ESS)와 태양광(PV)과 연결하여 전력망을 독립적으로 운용 할 수 있다.In addition, the multiport DAB converter 100 includes a QAB converter that can have multiple ports in a Dual-Active-Bridge (DAB) converter capable of bi-directional power transfer, thereby supporting various connected distributed power sources and energy storage devices (ESS). It can be operated independently from the power grid by connecting with solar power (PV).

도 7은 도 2의 Port 1을 확대한 도이다.Figure 7 is an enlarged view of Port 1 in Figure 2.

도 7에서와 같이, Port 1에서의 릴레이는 4개의 스위치로 구성되고, 상단 스위치는 S1, S3이고, 하단 스위치는 S2, S4이다.As shown in Figure 7, the relay in Port 1 consists of four switches, the upper switches are S1 and S3, and the lower switches are S2 and S4.

도 8은 Port 1에서, 2개의 스위치가 ON이고, 2개의 스위치가 OFF인 Full Bridge를 설명하기 위한 도이다.Figure 8 is a diagram to explain a full bridge in which two switches are ON and two switches are OFF in Port 1.

도 8(a)는 상단 스위치 S1, S3이 OFF이고, 하단 스위치 S2, S4가 ON일 때의 Full Bridge 상태를 나타낸다.Figure 8(a) shows the full bridge state when the top switches S1 and S3 are OFF and the bottom switches S2 and S4 are ON.

도 8(b)는 도 8(a)의 역으로, 상단 스위치 S1, S3이 ON이고, 하단 스위치 S2, S4가 OFF일 때의 Full Bridge 상태를 나타낸다.FIG. 8(b) is the reverse of FIG. 8(a) and shows the full bridge state when the upper switches S1 and S3 are ON and the lower switches S2 and S4 are OFF.

정전, 과전압, 저전압 등 다양한 원인으로 입력 포트에 Fault 상황이 발생하면, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 도 8(a)와 같이 하단 스위치 2개 만을 On하거나, 또는 도 8(b)와 같이 상단 스위치 2개 만을 On 할 수 있다.If a fault situation occurs in the input port due to various causes such as power outage, overvoltage, or low voltage, the multiport DAB converter 100 turns on only the two lower switches as shown in Figure 8(a), or turns on the upper switches as shown in Figure 8(b). Only two switches can be turned on.

도 9는 Fault 상황시의 회로도이다.Figure 9 is a circuit diagram in a fault situation.

도 9에서와 같이, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 2개의 스위치 만을 ON 하여 하나의 Path를 만들고, 나머지 2개의 스위치를 Off(OPEN) 시킴으로써, Fault 측과의 독립적인 회로가 설계되게 할 수 있다. 여기서, 독립적인 회로는, Open Circuit으로 Fault측으로부터 전류 전달이 안되도록 하는 회로이며, 이를 통해 사고로부터 멀티포트 DAB 컨버터(100)를 보호할 수 있다.As shown in Figure 9, the multiport DAB converter 100 creates one path by turning on only two switches and turning the remaining two switches off (OPEN), so that an independent circuit with the fault side can be designed. . Here, the independent circuit is an open circuit that prevents current from being transmitted from the fault side, and through this, the multiport DAB converter 100 can be protected from accidents.

도 10는 QAB 컨버터의 회로도이다.Figure 10 is a circuit diagram of the QAB converter.

도 10에 도시한 바와 같이, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 1차측 인덕터(L1)와 ESS 포트측 인덕터(L4) 각각에 대해 Relay를 병렬로 장착하여 구성 할 수 있다.As shown in FIG. 10, the multiport DAB converter 100 can be configured by mounting relays in parallel for each of the primary side inductor (L 1 ) and the ESS port side inductor (L 4 ).

도 11은 릴레이를 이용한 Modular type Multiport DAB 컨버터의 Grid Connected Mode를 설명하기 위한 도이다.Figure 11 is a diagram to explain the Grid Connected Mode of the Modular type Multiport DAB converter using a relay.

도 11(a)는 Grid Connected Mode에서의 Modular type Multiport DAB 컨버터에 대한 회로도이다.Figure 11(a) is a circuit diagram of the Modular type Multiport DAB converter in Grid Connected Mode.

도 11(b)는 Grid Connected Mode에서의 Modular type Multiport DAB 컨버터에 대한 등가 인덕턴스 회로도이다.Figure 11(b) is an equivalent inductance circuit diagram for the Modular type Multiport DAB converter in Grid Connected Mode.

도 11에서 화살표 방향은 전력 흐름일 수 있다.In FIG. 11, the arrow direction may indicate power flow.

도 11에 도시한 바와 같이, Grid Connected Mode에서의 Modular type Multiport DAB는, 1차측 인덕터(L1)가 릴레이에 의해 비활성화(Off) 상태에서, 2차측 인덕터(L2,, L3, L4)로 전력 동조화 현상 없이 전력을 공급할 수 있다. Grid Connected Mode에서, ESS 포트 인덕터(L4)는 릴레이에 의해 활성화(On) 상태를 유지할 수 있다.As shown in FIG. 11, Modular type Multiport DAB in Grid Connected Mode, with the primary inductor (L 1 ) in an inactive (Off) state by the relay, the secondary inductors (L 2, , L 3 , L 4 ), power can be supplied without power synchronization phenomenon. In Grid Connected Mode, the ESS port inductor (L 4 ) can be maintained in the activated (On) state by a relay.

도 12는 릴레이를 이용한 Modular type Multiport DAB 컨버터의 Islanding Mode를 설명하기 위한 도이다.Figure 12 is a diagram to explain the islanding mode of the Modular type Multiport DAB converter using a relay.

도 12(a)는 Islanding Mode에서의 Modular type Multiport DAB 컨버터에 대한 회로도이다.Figure 12(a) is a circuit diagram of the Modular type Multiport DAB converter in Islanding Mode.

도 12(b)는 Islanding Mode에서의 Modular type Multiport DAB 컨버터에 대한 등가 인덕턴스 회로도이다.Figure 12(b) is an equivalent inductance circuit diagram for the Modular type Multiport DAB converter in Islanding Mode.

도 12에서 화살표 방향은 전력 흐름일 수 있다.In FIG. 12, the arrow direction may indicate power flow.

도 12에 도시한 바와 같이, 입력 포트에서의 fault 발생에 따른 Islanding Mode에서의 Modular type Multiport DAB는, ESS 포트 인덕터(L4)가 릴레이에 의해 비활성화(Off) 상태에서, 나머지 2차측 인덕터(L2, L3)를 통해 ESS 전력을 공급할 수 있다. Islanding Mode에서, 1차측 인덕터(L1)는 릴레이에 의해 활성화(On) 상태를 유지할 수 있다.As shown in FIG. 12, in the Modular type Multiport DAB in Islanding Mode due to a fault occurring at the input port, the ESS port inductor (L 4 ) is deactivated (Off) by the relay, and the remaining secondary inductor (L ESS power can be supplied through 2 , L 3 ). In Islanding Mode, the primary inductor (L 1 ) can be maintained in an activated (On) state by a relay.

도 13은 PSIM을 이용한 QAB 컨버터의 시뮬레이션 파형을 설명하기 위한 도이다.Figure 13 is a diagram for explaining the simulation waveform of the QAB converter using PSIM.

도 13(a)는 Grid Connected Mode에서의 QAB 컨버터에 대한 시뮬레이션 파형이다.Figure 13(a) is a simulation waveform for the QAB converter in Grid Connected Mode.

도 13(b)는 Islanding Mode에서의 QAB 컨버터에 대한 시뮬레이션 파형이다.Figure 13(b) is a simulation waveform for the QAB converter in islanding mode.

도 13에서 ESS 전류 양수는 ESS 충전을 의미하고, ESS 전류 음수는 ESS 방전을 의미할 수 있다.In Figure 13, a positive ESS current may mean ESS charging, and a negative ESS current may mean ESS discharging.

Modular type Multiport DAB 컨버터는, Grid Connected Mode(도 11)와 Islanding Mode(도 12)일 때, 입력 포트 모두 전력 동조화 현상을 막을 수 있는 장점을 가지고 있다.The Modular type Multiport DAB converter has the advantage of preventing power synchronization at both input ports when in Grid Connected Mode (Figure 11) and Islanding Mode (Figure 12).

Grid Connected Mode일 때는 Port 1이 입력 전압이 되어 나머지 2차측 포트로 전력을 공급하고, Islanding Mode일 때는 Port 4(ESS)가 입력 전압이 되어 나머지 부하 포트로 전력을 공급할 수 있다.In Grid Connected Mode, Port 1 becomes the input voltage to supply power to the remaining secondary ports, and in Islanding Mode, Port 4 (ESS) becomes the input voltage to supply power to the remaining load ports.

도 11과 도 12에서의 화살표 방향(전력의 흐름)은, 기준 위상에 따라 다르게 결정될 수 있다. 전력은 위상이 먼저 있는 파형으로부터 느린 파형으로 전달(DAB 전력전달)하는 특징으로 가지고 있다.The arrow direction (power flow) in FIGS. 11 and 12 may be determined differently depending on the reference phase. Power has the characteristic of being transferred from a phase-first waveform to a slower waveform (DAB power transfer).

도 13(a)에서와 같이, Grid Connected Mode일 때는, 빨간색 사각파(Port 1)가 기준 위상이 되어, 나머지 위상(파란색, 초록색, 보라색 사각파)으로 전력을 공급 할 수 있다. 또한, Grid Connected Mode일 때는 ESS 전류가 +2.7A 로 충전 될 수 있다.As shown in Figure 13(a), in Grid Connected Mode, the red square wave (Port 1) becomes the reference phase, and power can be supplied to the remaining phases (blue, green, and purple square waves). Additionally, in Grid Connected Mode, the ESS current can be charged to +2.7A.

하지만 도 13(b)에서와 같이, Fault 사고로 인해, 빨간색 입력 전압이 0V가 되어 입력 포트로부터 공급 받을 수 없는, Islanding Mode일 때는, ESS 포트(보라색)가 기준 위상이 되어, 다른 부하 포트(초록색 파란색 사각파)로 전력을 공급 할 수 있다. 이 때, ESS 전류는 -7A로 방전될 수 있다. 또한, 입력 포트와 관계없이 부하 포트의 출력 전력은, 전력 비동조화를 유지하며 1kW를 유지하는 것을 알 수 있다.However, as shown in Figure 13(b), in Islanding Mode, where the red input voltage becomes 0V due to a fault and cannot be supplied from the input port, the ESS port (purple) becomes the reference phase, and other load ports ( Power can be supplied through green, blue, and square waves. At this time, the ESS current can be discharged to -7A. In addition, it can be seen that regardless of the input port, the output power of the load port maintains power desynchronization and is maintained at 1 kW.

또한, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, Multiwinding Transformer 1개를 이용하는 것이 아닌 포트별 각각의 Transformer(3개)를 사용하여 부하에 따라 모듈화가 가능할 수 있다.In addition, the multiport DAB converter 100 may be modularized according to load by using individual transformers (three) for each port rather than using one multiwinding transformer.

Multiwinding Transformer는 1개의 Transformer 만을 사용하여 전력밀도 면에 있어 장점이 있으나, 부하 전압을 변동(Transformer 권선비 바꿈)시키려면, Transformer 전체를 교체해야 하는 단점이 존재한다.Multiwinding Transformer has the advantage in terms of power density by using only one transformer, but has the disadvantage of having to replace the entire transformer to change the load voltage (change the transformer turns ratio).

멀티포트 DAB 컨버터(100)는 모듈화 형식으로 구성되어 있어, 수정이 필요한 포트(Transformer)만을 교체할 수 있다.The multiport DAB converter 100 is configured in a modular format, so only the ports (Transformers) that require modification can be replaced.

도 14는 Transition mode 시 동작 알고리즘을 설명하는 도이다.Figure 14 is a diagram explaining the operation algorithm in transition mode.

도 14는 멀티포트 DAB 컨버터(100)의 Grid Connected Mode에서 Islanding Mode와 Recovery Mode로 동작하는 알고리즘이다.Figure 14 shows an algorithm that operates in Islanding Mode and Recovery Mode in Grid Connected Mode of the multiport DAB converter 100.

단계 1410에서 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, Input Relay On, ESS Relay Off의 Grid Connected Mode로 동작 할 수 있다.In step 1410, the multiport DAB converter 100 can operate in Grid Connected Mode of Input Relay On and ESS Relay Off.

단계 1420에서 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, Vin이 360V 미만인 Fault 인지를 판단 할 수 있다.In step 1420, the multiport DAB converter 100 can determine whether Vin is a fault of less than 360V.

Fault가 아닐 경우(단계 1420에서 No 방향), 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 단계 1410로 리턴 할 수 있다.If it is not a fault (No direction in step 1420), the multiport DAB converter 100 may return to step 1410.

Fault일 경우(단계 1420에서 Yes 방향), 단계 1430에서 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, Input Relay On, ESS Relay Off의 Islanding Mode로 동작 할 수 있다.In the case of Fault (Yes direction in step 1420), the multiport DAB converter 100 can operate in the islanding mode of Input Relay On and ESS Relay Off in step 1430.

단계 1440에서 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, Vin이 360V 미만인 Fault 인지를 다시 판단 할 수 있다.In step 1440, the multiport DAB converter 100 may determine again whether Vin is a fault of less than 360V.

Fault일 경우(단계 1440에서 Yes 방향), 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 단계 1430으로 리턴 할 수 있다.In the case of Fault (Yes direction in step 1440), the multiport DAB converter 100 may return to step 1430.

Fault가 아닐 경우(단계 1440에서 No 방향), 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 단계 1410로 리턴하면서 Recovery Mode로 동작 할 수 있다.If it is not a fault (No direction in step 1440), the multiport DAB converter 100 returns to step 1410 and can operate in recovery mode.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 기계적인 스위치인 릴레이의 Operation time(2~30ms)을 고려하여 구간별 C 코드로 Delay time(30ms)을 줄 수 있다.The multiport DAB converter 100 can provide a delay time (30ms) with a C code for each section, considering the operation time (2~30ms) of a relay, which is a mechanical switch.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 입력 포트의 릴레이가 켜진 후 1초 뒤 Grid Connected Mode(1410, Fault Flag = 0)로 작동하며 부하 포트로 전력을 공급하며, Fault 상황 발생시, Input/ESS Relay가 켜진 후 30ms 뒤에 Islanding Mode(1430, Fault Flag =1)로 작동 할 수 있다.The multiport DAB converter (100) operates in Grid Connected Mode (1410, Fault Flag = 0) 1 second after the relay of the input port is turned on and supplies power to the load port. When a fault situation occurs, the Input/ESS Relay is turned on. It can operate in Islanding Mode (1430, Fault Flag = 1) 30ms after it is turned on.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 입력 전압이 Fault 상황으로 차단되고, ESS로부터 전력을 공급받는 Islanding Mode에서 다시 Fault 상황이 해제된다면 Recovery 모드로 동작하여 다시 입력측으로 전력을 공급받는 Grid-Connected Mode로 동작할 수 있다.The multiport DAB converter 100 operates in recovery mode when the input voltage is blocked due to a fault situation and the fault situation is cleared again in the islanding mode in which power is supplied from the ESS, and returns to the grid-connected mode in which power is supplied to the input side. It can work.

본 발명의 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 모듈화가 가능하고 Fault에 대응 가능한 토폴로지를 구현할 수 있다.The multiport DAB converter 100 of the present invention can be modularized and implement a topology capable of responding to faults.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 부하별 각 컨버터를 1개씩 연결하여 모듈화 할 수 있다.The multiport DAB converter 100 can be modularized by connecting one converter for each load.

또한, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 릴레이를 추가하여 인덕터를 선택적으로 사용하여 Fault에도 전력 전달을 가능하게 할 수 있다.In addition, the multiport DAB converter 100 can enable power delivery even to a fault by selectively using an inductor by adding a relay.

입력 포트로부터 전력을 공급하는 Grid-Connected Mode일 때, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 포트1의 릴레이를 On하고, 포트 4의 릴레이를 Off 시킬 수 있다.When in Grid-Connected Mode, which supplies power from the input port, the multiport DAB converter 100 can turn on the relay of port 1 and turn off the relay of port 4.

입력 포트가 Fault 상황으로 차단되어 ESS 부하 포트로 전력을 공급받는 Islanding Mode일 때, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 포트1의 릴레이를 Off하고, 포트 4의 릴레이를 On 시켜 전력을 공급할 수 있다.When in islanding mode, where the input port is blocked due to a fault situation and power is supplied to the ESS load port, the multiport DAB converter 100 can supply power by turning off the relay of port 1 and turning on the relay of port 4.

또한, 멀티포트 DAB 컨버터(100)는 입력 포트의 스위치 S1, S3는 Off 시키고, S2, S4는 On 시켜 어떠한 Fault 상황으로부터 오는 악영향을 차단하며, ESS가 전력을 부하로 공급하게 할 수 있다. In addition, the multiport DAB converter 100 turns off the switches S1 and S3 of the input port and turns on S2 and S4 to block adverse effects from any fault situation and allows the ESS to supply power to the load.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, QAB 멀티포트 컨버터의 모듈화가 가능하고 다양한 Fault 사고에도 전력 변환장치를 보호하며 추가적인 ESS를 이용하여 전력을 공급할 수 있다.The multiport DAB converter 100 can be modularized into a QAB multiport converter, protects the power conversion device from various fault accidents, and can supply power using an additional ESS.

멀티포트 DAB 컨버터(100)는, 릴레이의 On/Off를 통해 Grid Connected Mode와 Islanding Mode에서 전력 비동조화 현상을 달성할 수 있다.The multiport DAB converter 100 can achieve power desynchronization in Grid Connected Mode and Islanding Mode through On/Off of the relay.

이하, 도 15에서는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티포트 DAB 컨버터(100)의 운영 흐름을 상세히 설명한다.Hereinafter, in Figure 15, the operation flow of the multiport DAB converter 100 according to embodiments of the present invention will be described in detail.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 도시한 흐름도이다.Figure 15 is a flowchart showing a method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, according to an embodiment of the present invention.

멀티포트 DAB 컨버터(100) 내 QAB 컨버터에 구비되는 1차측 인덕터(L1)에 대해 제1 릴레이를 병렬로 결합한다(1510)The first relay is coupled in parallel to the primary inductor (L 1 ) provided in the QAB converter in the multiport DAB converter (100) (1510)

QAB 컨버터는 1차측 인덕터(L1)와, 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비한다. 여기서, 1차측은 입력 포트를 의미하고, 2차측은 출력 포트를 의미할 수 있다.The QAB converter includes a primary inductor (L 1 ) and three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ). Here, the primary side may mean an input port, and the secondary side may mean an output port.

2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, QAB 컨버터의 하단에 배치되는 ESS 포트 인덕터(L4)는, 입력 포트에 폴트가 발생하여, ESS(Energy Storage System)로부터 전력을 공급받는 Islanding Mode에서 전력 전달을 담당하는 인덕터 일 수 있다.Among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ), the ESS port inductor (L 4 ) placed at the bottom of the QAB converter receives power from the ESS (Energy Storage System) when a fault occurs at the input port. It may be an inductor responsible for power transfer in islanding mode.

제1 릴레이는, 상기 1차측 인덕터(L1)와 병렬로 결합된다. 즉, 제1 릴레이는 1차측 인덕터(L1)를 선택적으로 On/Off 스위칭하는 역할을 할 수 있다.The first relay is coupled in parallel with the primary inductor (L 1 ). That is, the first relay may serve to selectively switch the primary inductor (L 1 ) on/off.

멀티포트 DAB 컨버터(100) 내 제1 릴레이에서, 입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킨다(1520).In the case of islanding mode in which a fault occurs at the input port in the first relay in the multiport DAB converter 100, the primary inductor (L 1 ) is turned on (1520).

제2 릴레이는 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, ESS 포트 인덕터(L4)와 병렬로 결합된다. 즉, 제2 릴레이는 ESS 포트 인덕터(L4)를 선택적으로 On/Off 스위칭하는 역할을 할 수 있다.The second relay is coupled in parallel with the ESS port inductor (L 4 ) among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ). That is, the second relay may serve to selectively switch the ESS port inductor (L 4 ) On/Off.

상기 제2 릴레이는, 상기 Islanding Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 Off 시킴으로써, ESS 전력이, 나머지의 2차측 인덕터(L2, L3)를 통해 전달되도록 할 수 있다.In the case of the islanding mode, the second relay turns off the ESS port inductor (L 4 ), allowing ESS power to be transmitted through the remaining secondary inductors (L 2 and L 3 ).

또한, 제1 릴레이는, 상기 입력 포트에 상기 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우, 상기 1차측 인덕터(L1)를 Off 시킬 수 있다.Additionally, the first relay can turn off the primary inductor (L 1 ) in the case of Grid Connected Mode in which the fault does not occur in the input port.

상기 Grid Connected Mode의 경우, 제2 릴레이는, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 On 시킴으로써, 상기 입력 포트에서 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4)로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 막을 수 있다.In the case of the Grid Connected Mode, the second relay turns on the ESS port inductor (L 4 ), thereby performing a power synchronization phenomenon when transferring power from the input port to the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 ). It can be prevented.

또한, 제1 릴레이는, 2개의 상단 스위치(S1, S3)와, 2개의 하단 스위치(S2, S4)로 구성될 수 있다.Additionally, the first relay may be composed of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4).

상기 Islanding Mode의 경우, 제1 릴레이는, 상기 상단 스위치 및 상기 하단 스위치 중, 어느 하나 만을 활성화하여, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.In the case of the islanding mode, the first relay can turn on the primary inductor (L 1 ) by activating only one of the upper switch and the lower switch.

즉, 제1 릴레이는, Islanding Mode 하에서, 2개의 상단 스위치(S1, S3)를 On시키고, 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 Off 시켜, 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다. 또는, 제1 릴레이는, Islanding Mode 하에서, 2개의 상단 스위치(S1, S3)를 Off시키고, 2개의 하단 스위치(S2, S4)를 On 시켜, 1차측 인덕터(L1)를 On 시킬 수 있다.That is, under the islanding mode, the first relay can turn on the two upper switches (S1, S3) and turn on the two lower switches (S2, S4) to turn on the primary inductor (L 1 ). Alternatively, the first relay can turn on the primary inductor (L 1 ) by turning off the two upper switches (S1, S3) and turning on the two lower switches (S2, S4) under islanding mode.

또한, QAB 컨버터는, 상기 1차측 인덕터(L1)와 상기 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 각각에 연관되는 포트를 모듈로 구성하여, 부하에 따른 인덕터의 개별 교체를 가능하게 할 수 있다. 즉, QAB 컨버터는 2차측 인덕터(L2, L3, L4)와 제2 릴레이(130)를 포함하는 포트를, 모듈 형태로 구성하고, 필요시 모듈 단위로 교체가 가능하도록 할 수 있다.In addition, the QAB converter configures the ports associated with each of the primary inductor (L 1 ) and the three secondary inductors (L 2 , L 3 , and L 4 ) into modules, allowing individual replacement of inductors depending on the load. It can be made possible. That is, the QAB converter can configure the port including the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 ) and the second relay 130 in a module form, and can be replaced on a module basis when necessary.

본 발명의 실시예는, 양방향 DC/DC 컨버터 중 폴트 상황에 대응 가능하며 전력 동조화 현상을 해결하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터 및 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the embodiment of the present invention is to provide a multiport DAB converter that can respond to fault situations among bidirectional DC/DC converters, solves the power synchronization phenomenon, and provides a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, and a method of operating the multiport DAB converter. Do it as

실시예에 따른 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The operation method of a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations according to embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed on a networked computer system and stored or executed in a manner that enables distributed modularity and operation of a multiport DAB converter capable of responding to fault situations. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in a different order from the described modularization and operation method of a multiport DAB converter capable of responding to a fault situation, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. Appropriate results can be achieved even if the operation method of the multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations is combined or combined in a different form, or replaced or replaced by other components or equivalents.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the following claims.

100 : 멀티포트 DAB 컨버터
110 : QAB 컨버터
120 : 제1 릴레이
130 : 제2 릴레이
100: Multiport DAB converter
110: QAB converter
120: 1st relay
130: 2nd relay

Claims (13)

1차측 인덕터(L1)와, 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4)를 구비하는 QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터; 및
상기 1차측 인덕터(L1)와 병렬로 결합되고, 2개의 상단 스위치(S1, S3)와, 2개의 하단 스위치(S2, S4)로 구성되는 제1 릴레이
를 포함하고,
상기 제1 릴레이는,
입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우,
ⅰ)상기 상단 스위치(S1, S3)을 OFF 시키고 또한 상기 하단 스위치(S2, S4)를 ON 시키거나, 또는 ⅱ)상기 상단 스위치(S1, S3)을 ON 시키고 또한 상기 하단 스위치(S2, S4)를 OFF 시킴으로써, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시키는
모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터.
QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter including a primary inductor (L 1 ) and three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ); and
A first relay coupled in parallel with the primary inductor (L 1 ) and consisting of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4)
Including,
The first relay is,
In the case of islanding mode where a fault occurs at the input port,
i) turn off the top switches (S1, S3) and turn on the bottom switches (S2, S4), or ii) turn on the top switches (S1, S3) and turn on the bottom switches (S2, S4) By turning OFF, the primary inductor (L 1 ) is turned on.
Multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations.
제1항에 있어서,
상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, ESS 포트 인덕터(L4)와 병렬로 결합되는, 기계적인 스위치인 제2 릴레이
를 더 포함하고,
상기 제2 릴레이는,
상기 Islanding Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 Off 시킴으로써, ESS 전력이, 나머지의 2차측 인덕터(L2, L3)를 통해 전달되도록 하는
모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터.
According to paragraph 1,
Among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ), a second relay, which is a mechanical switch, is coupled in parallel with the ESS port inductor (L 4 )
It further includes,
The second relay is,
In the case of the Islanding Mode, by turning off the ESS port inductor (L 4 ), the ESS power is transmitted through the remaining secondary inductors (L 2 and L 3 ).
Multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제2 릴레이는,
상기 입력 포트에 상기 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 On 시킴으로써, 상기 입력 포트에서 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4)로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 막는
모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터.
According to paragraph 2,
The second relay is,
In the case of Grid Connected Mode in which the fault does not occur in the input port, by turning on the ESS port inductor (L 4 ), the input port to the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 ) Prevents power synchronization phenomenon during power transfer
Multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 QAB 컨버터는,
상기 1차측 인덕터(L1)와 상기 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 각각에 연관되는 포트를 모듈로 구성하여, 부하에 따른 인덕터의 개별 교체를 가능하게 하는,
모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터.
According to paragraph 1,
The QAB converter is,
The ports associated with each of the primary inductor (L 1 ) and the three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ) are configured as modules to enable individual replacement of inductors depending on the load.
Multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations.
QAB(Quadruple-Active-Bridge) 컨버터에 구비되는 1차측 인덕터(L1)에 대해, 제1 릴레이를 병렬로 결합하는 단계; 및
입력 포트에 폴트(Fault)가 발생하는 Islanding Mode의 경우, 상기 제1 릴레이에서, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시키는 단계
를 포함하고,
상기 제1 릴레이는,
2개의 상단 스위치(S1, S3)와, 2개의 하단 스위치(S2, S4)로 구성되고,
상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시키는 단계는,
ⅰ)상기 상단 스위치(S1, S3)을 OFF 시키고 또한 상기 하단 스위치(S2, S4)를 ON 시키거나, 또는 ⅱ)상기 상단 스위치(S1, S3)을 ON 시키고 또한 상기 하단 스위치(S2, S4)를 OFF 시킴으로써, 상기 1차측 인덕터(L1)를 On 시키는 단계
를 포함하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법.
Combining the first relay in parallel with the primary inductor (L 1 ) provided in the QAB (Quadruple-Active-Bridge) converter; and
In the case of islanding mode in which a fault occurs at the input port, turning on the primary inductor (L 1 ) in the first relay.
Including,
The first relay is,
It consists of two upper switches (S1, S3) and two lower switches (S2, S4),
The step of turning on the primary inductor (L 1 ) is,
i) turn off the top switches (S1, S3) and turn on the bottom switches (S2, S4), or ii) turn on the top switches (S1, S3) and turn on the bottom switches (S2, S4) Turning on the primary inductor (L 1 ) by turning OFF
A method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, including.
제7항에 있어서,
상기 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법은,
상기 QAB 컨버터에 구비되는 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 중, ESS 포트 인덕터(L4)에 대해, 기계적인 스위치인 제2 릴레이를 병렬로 결합하는 단계; 및
상기 Islanding Mode의 경우,
상기 제2 릴레이에서, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 Off 시킴으로써, ESS 전력이, 나머지의 2차측 인덕터(L2, L3)를 통해 전달되도록 하는 단계
를 더 포함하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법.
In clause 7,
The operation method of the multiport DAB converter is:
Among the secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ) provided in the QAB converter, coupling a second relay, which is a mechanical switch, in parallel with the ESS port inductor (L 4 ); and
In the case of the above Islanding Mode,
In the second relay, turning off the ESS port inductor (L 4 ) so that ESS power is transmitted through the remaining secondary inductors (L 2 and L 3 ).
A method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, further comprising:
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법은,
상기 입력 포트에 상기 폴트(Fault)가 발생하지 않는 Grid Connected Mode의 경우,
상기 제2 릴레이에서, 상기 ESS 포트 인덕터(L4)를 On 시킴으로써, 상기 입력 포트에서 상기 2차측 인덕터(L2, L3, L4)로의 전력 전달시 전력 동조화 현상을 막는 단계
를 더 포함하는, 모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법.
According to clause 8,
The operation method of the multiport DAB converter is:
In the case of Grid Connected Mode in which the fault does not occur in the input port,
In the second relay, turning on the ESS port inductor (L 4 ) to prevent power synchronization phenomenon when transferring power from the input port to the secondary inductor (L 2 , L 3 , L 4 )
A method of operating a multiport DAB converter capable of responding to modularization and fault situations, further comprising:
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 QAB 컨버터는,
상기 1차측 인덕터(L1)와 상기 3개의 2차측 인덕터(L2, L3, L4) 각각에 연관되는 포트를 모듈로 구성하여, 부하에 따른 인덕터의 개별 교체를 가능하게 하는,
모듈화 및 폴트 상황에 대응 가능한 멀티포트 DAB 컨버터의 운영 방법.
In clause 7,
The QAB converter is,
The ports associated with each of the primary inductor (L 1 ) and the three secondary inductors (L 2 , L 3 , L 4 ) are configured as modules to enable individual replacement of inductors depending on the load.
Operation method of multiport DAB converter capable of modularization and responding to fault situations.
제7항, 제8항, 제10항, 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of any one of claims 7, 8, 10, and 12.
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