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일단에 배터리(10)가 연결되며, 전원 입력단과 출력단이 내부 변압기에 의해 분리되는 3상 절연형 DC-DC 컨버터(110)와;상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 타단에 연결되며 링크 커패시터(C_dclink)를 포함하여 구성되는 DC 링크부(120)와;일단은 상기 DC 링크부(120)에 연결되며, 타단은 교류 계통에 연결되는 3상 멀티레벨 DC-AC 인버터(130); 및작동 모드에 따라 상기 절연형 DC-DC 컨버터(110) 및 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)를 각각 스위칭 제어하는 제어모듈(140);을 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)는,양방향 전력 전달이 가능한 듀얼 하프 브릿지 컨버터(Dual half bridge converter)인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제2항에 있어서,상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)는,각 상이 120°의 위상차를 갖는 3상 절연형 DC-DC 컨버터(110)인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,상기 DC 링크부(120)의 링크 커패시터(C_dclink)는,500uF 이하의 저용량 필름 커패시터(film capacitor)인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,상기 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)는,H 브릿지 인버터가 다단으로 연결된 캐스케이드 H 브릿지 인버터(cascaded H-bridge)인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제5항에 있어서,상기 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)는,각 상이 120°의 위상차를 갖는 3상 캐스케이드 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,상기 제어모듈(140)은,위상 천이기(phase-shifter)를 포함하여 위상 천이 방식으로 상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)를 스위칭하여 상기 DC 링크부(120)의 전압을 제어하고, 위상 천이-PWM 방식으로 상기 3상 캐스케이드 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)를 통해 상기 배터리 전압 및 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,상기 절연형 DC/DC 컨버터(110)는 3상의 듀얼 하프 브릿지 컨버터이고,상기 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)는 3상의 H 브릿지 인버터가 다단으로 직렬 연결된 캐스케이드 H 브릿지 인버터인 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제8항에 있어서,상기 배터리(10)에는 ESS 커패시터(C_ess)가 병렬 연결되고, 상기 ESS 커패시터(C_ess)에는 절연형 DC-DC 컨버터(110)가 연결되되, 상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)는 절연을 위한 내부 변압기를 중심으로 1차측과 2차측이 서로 대향되게 회로가 구성되며, 상기 1차측에는 제1 스위치(Q1)와 제1 커패시터(C1)가 병렬 연결되고, 제2 스위치(Q2)는 제2 커패시터(C2)가 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 상기 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터는(C2) 상기 ESS 커패시터(C_ess)에 병렬 연결되고, 내부 변압기의 1차측 권선 양단은 상기 제1 스위치(Q1)와 제2 스위치(Q2) 사이 및 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 사이에 각각 연결되고,상기 2차측에는 제3 스위치(Q3)와 제3 커패시터(C3)가 병렬 연결되고, 제4 스위치(Q4)는 제4 커패시터(C4)와 병렬 연결되고,서로 직렬 연결된 상기 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 링크 커패시터(C_dclink)에 병렬 연결되고, 내부 변압기의 2차측 권선 양단은 상기 제3 스위치(Q3)와 제4 스위치(Q4) 사이 및 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4) 사이에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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10
제9항에 있어서,상기 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)는 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 포함하되,상기 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 직렬 연결되고, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)가 직렬 연결되며,서로 직렬 연결된 상기 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)는 서로 직렬 연결된 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)와 병렬 연결되고,전력 그리드를 포함한 교류 계통의 (+) 라인은 상기 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2) 사이에 연결되고, (-) 라인은 상기 제3 스위치(S3)와 제4 스위치(S4) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제10항에 있어서,상기 배터리(10)의 충전 전원을 교류의 전력 계통에 공급하는 전력 공급 모드에서,양(+)의 주기에서 제어모듈(140)은 상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 내부 변압기 1차측은 제1 스위치(Q1)을 도통시키고, 내부 변압기 2차측은 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)의 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)를 도통시키고,음(-)의 주기에서 제어모듈(140)은 상기 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 내부 변압기 1차측은 제1 스위치(Q1)를 도통시키고, 내부 변압기 2차측에서는 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)의 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)를 도통시키는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제10항에 있어서,상기 배터리(10)가 충전되는 전력 저장 모드에서, 양(+)의 주기에서 제어모듈(140)은 내부 변압기의 2차측에서 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 제3 스위치(Q3)를 도통시키고,음(-)의 주기에서 제어모듈(140)은 제어에 따라 내부 변압기의 2차측에서 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 제3 스위치(Q3)를 도통시키는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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제10항에 있어서,DC 링크 충전 모드에서,제어모듈(140)은 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 제1 스위치(Q1)를 도통시키고, 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)의 스위치를 모두 차단하며,DC 링크 방전 모드에서,제어모듈(140)은 절연형 DC-DC 컨버터(110)의 제3 스위치(Q3)를 도통시키고, 멀티레벨 DC-AC 인버터(130)의 스위치를 모두 차단하는 것을 특징으로 하는 3상 캐스케이드 멀티레벨 계통 연계형 에너지 저장 시스템 제어장치
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