KR100996507B1 - Solar cell generation using multi-phase step-up converter - Google Patents
Solar cell generation using multi-phase step-up converter Download PDFInfo
- Publication number
- KR100996507B1 KR100996507B1 KR1020100067977A KR20100067977A KR100996507B1 KR 100996507 B1 KR100996507 B1 KR 100996507B1 KR 1020100067977 A KR1020100067977 A KR 1020100067977A KR 20100067977 A KR20100067977 A KR 20100067977A KR 100996507 B1 KR100996507 B1 KR 100996507B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- converter
- output
- phase
- solar cell
- converters
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 47
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 태양전지 어레이(array)에 대하여 발전량에 따라 승압컨버터를 선택적으로 구동되는 승압형 DC/DC 컨버터를 구비함으로써 각각의 태양전지 어레이(array)에 대하여 각각의 승압형 DC/DC 컨버터를 구비한 구성에 비해서 승압형 DC/DC 컨버터의 운전 효율을 향상시킴으로서 전체적인 태양광 발전 시스템의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system using a multi-phase step-up converter, and more particularly, to each of the solar cell array (array) by having a step-up type DC / DC converter to selectively drive the step-up converter according to the amount of power generated The DC / DC converter of the present invention can improve the operation efficiency of the entire solar power generation system by improving the operation efficiency of the step-up type DC / DC converter as compared with the configuration including each step-up DC / DC converter for the solar cell array of the solar cell array. To a photovoltaic power generation system using the same.
일반적으로, 태양광발전(PhotoVoltaic power generation, Photovolatics)은 발전기의 도움없이 태양전지를 이용하여 빛을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식으로서, 태양전지를 이용하여 실제 수요부하에 맞게 구성한 발전 시스템이다.In general, photovoltaic power generation (Photovolatics) is a power generation system that converts light directly into electrical energy using a solar cell without the aid of a generator, and is a power generation system configured according to actual demand load using a solar cell.
이는, 태양전지, 축전지, 인버터와 같은 전력변환장치로 구성되며, 태양빛이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 조사되면, 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공(Hole)과 전자(Electron)가 발생한다.It is composed of power converters such as solar cells, storage batteries, and inverters. When sunlight is irradiated on a solar cell in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are bonded together, holes are generated in the solar cell by energy of the sunlight. ) And electrons are generated.
이때, 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위치가 발생하면 전류가 흐르게 되며, 이를 받아 인버터는 발생된 직류 전력을 상용 주파수, 전압의 교류로 변환하여 전력 계통에 연계함과 동시에, 시스템의 직류 및 교류측의 전기적인 감시 및 보호한다.At this time, holes are gathered toward the P-type semiconductor and electrons are gathered toward the N-type semiconductor, and when a full position occurs, current flows. In response, the inverter converts the generated DC power into AC of commercial frequency and voltage to connect to the power system. At the same time, electrical monitoring and protection of the DC and AC side of the system.
이러한 계통연계형 태양광 발전시스템은 다수의 태양전지 배열을 구성한 태양 전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압을 상용전압으로 변환하기 위해 필요한 고압의 일정한 직류전압으로 승압시키기 위한 DC/DC 컨버터와, 각 구성을 제어하는 제어모듈로 구성된다.The grid-connected photovoltaic power generation system includes a solar cell module consisting of a plurality of solar cell arrays, a DC / DC converter for boosting the voltage output from the solar cell module to a constant high-voltage DC voltage necessary for converting the voltage into a commercial voltage. , And a control module for controlling each configuration.
도 1은 종래발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 시스템을 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 종래발명에 의한 태양광 발전 시스템은 각각의 태양전지 어레이(array)에 대하여 개별적인 승압형 DC/DC 컨버터 및 인버터가 연결된 구조로 이루어져 있다.1 is a view showing a grid-tied photovoltaic power generation system according to the present invention. As shown in the figure, the solar power generation system according to the conventional invention has a structure in which individual boost type DC / DC converters and inverters are connected to each solar cell array.
도 2는 종래발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 운용시 컨버터의 운전점에 따른 효율을 도시한 도면이다. 예를 들어 각 태양전지의 출력이 10KW이고 3개의 태양전지로 구성되어 30 KW출력의 태양광 발전 시스템인 이라면 해당시스템에서 각각의 승압형 컨버터는 설계자 또는 발전 여건에 따라 달리할수 있으나 보편적으로 각각 8~10 KW정도에서최대 운전효율을 갖도록 적합하게 설계 된다. 2 is a view showing the efficiency according to the operating point of the converter when operating the grid-connected photovoltaic power generation system according to the present invention. For example, if the output of each solar cell is 10 KW, and it is composed of three solar cells and a 30 KW output solar power generation system, each of the step-up type converters in the system can be different according to the designer or the development condition, It is designed to have maximum operating efficiency at ~ 10 KW.
그러나 태양광 발전 특성상 항시 설계출력 즉 최대 운전 효율로 운전되는 조건 으로 발전되지 아니하는 특성을 가지고 있다. 이로 인하여 전체 발전 시스템의 손실증가 요인으로 작용 한다. 예를 들면 각 태양전지의 발전 출력의 30%로 발전 되고 있다면 정격 10kW인 각 태양전지는 각각 3kW로 운전된다. 따라서 각각의 태양광 발전 시스템의 태양전지별로 연결된 컨버터가 각각 운용된다면 각 컨버터는 3kW의 운전점에서는 운전되어 컨버터의 최적 운용효율에서 운전되지 못하는 문제점이 있었다.However, due to the characteristics of photovoltaic power generation, it has the characteristic that it can not be developed to the condition that it always operates with the design output, that is, the maximum operation efficiency. This contributes to the increase in loss of the entire power generation system. For example, if it is generating 30% of the output of each solar cell, each solar cell rated at 10kW is operated at 3kW each. Therefore, if the converter connected to each solar cell of each photovoltaic power generation system is operated separately, each converter is operated at the operating point of 3kW, there was a problem that can not operate at the optimum operating efficiency of the converter.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 각 태양전지 어레이에 각각 연결되어 있는 승압형 DC/DC 컨버터를 선택적으로 운전 할수 있는 승압형 DC/DC 컨버터로 대체하여 전체 태양전지 어레이에 연결하는 계통 연계형 태양광 발전 시스템을 구성함으로써 태양광 발전 시스템의 발전 효율을 상승시킬 수 있는 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to replace the step-up DC / DC converter that can be selectively operated by the step-up DC / DC converter that is connected to each solar cell array, respectively It is to provide a photovoltaic power generation system using a multi-phase step-up converter that can increase the power generation efficiency of the photovoltaic power generation system by configuring a grid-connected photovoltaic power generation system connected to the entire solar cell array.
본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템은 다수의 태양전지 배열을 구성하여 태양광을 직류전원으로 변환·출력하는 태양전지 모듈(110); 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 직류전원을 승압하여 출력하는 승압 컨버터(120); 승압 컨버터(120)로부터 출력되는 전력을 변환하는 인버터(130); 태양광 발전 시스템(100)의 발전 전력량을 감시하여 상기 승압 컨버터(120)의 동작 여부를 선택하는 2개 이상의 운전상수결정부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.The solar power generation system using the step-up converter according to the present invention includes a
본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에서, 상기 2개 이상의 운전상수결정부는, 제1상 제어부, 제2상 제어부, 제3상 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.In the photovoltaic power generation system using the boost converter according to the present invention, the two or more operation constant determining unit is characterized by consisting of a first phase control unit, a second phase control unit, a third phase control unit.
본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에서, 상기 2개 이상의 운전상수결정부는, 상기 2개 이상의 운전상수결정부 중 어느 하나에만, 출력 감시부(141)의 입력을 받아 신호처리하는 비교/연산부가 구비된 것을 특징으로 한다.In the photovoltaic power generation system using the step-up converter according to the present invention, the two or more operating constant determination unit, the comparison of receiving the input of the
본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에서, 상기 승압 컨버터(120)는 2개 이상의 승압 컨버터로 구성된 것을 특징으로 한다.In the photovoltaic generation system using the step-up converter according to the present invention, the step-
본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에서, 상기 2개 이상의 승압컨버터는, 어느 하나에만 공유콘덴서를 구비한 것을 특징으로 한다.In the solar power generation system using the step-up converter according to the present invention, the at least two step-up converters are provided with a shared capacitor only in one of them.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템에 따르면 각 태양전지 어레이에 각각 연결되어 있는 승압형 DC/DC 컨버터를 선택적으로 운영되는 승압형 DC/DC 컨버터로 대체하여 전체 태양전지 어레이에 연결하는 계통 연계형 태양광 발전 시스템을 구성함으로써 태양광 발전 시스템의 발전 효율을 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 승압형 DC/DC 컨버터를 발전량에 적합하게 선택적으로 사용하므로 태양광 발전 시스템 전체에 발생되는 발열을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the solar power generation system using the boost converter according to the present invention, a boost type DC / DC converter connected to each solar cell array is replaced with a boost type DC / DC converter selectively operated. By constructing a grid-connected photovoltaic system that connects to the solar array, you can not only increase the power generation efficiency of the photovoltaic system but also selectively use a boosted DC / DC converter to suit the amount of power generated. It is possible to reduce the heat generated in the heat exchanger.
도 1은 종래발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 종래발명에 의한 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 운용시 컨버터의 운전점에 따른 효율을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템을 간략히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템의 구체적인 회로도를 도시한 도면이다.
도 5는 제어부를 나타낸 도면이다.
도 6은 승압 컨버터에서 출력되는 전류를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1,2,3상 제어부에 의해 결정된 운전 상수에 따른 발전량 대 컨버터의 효율을 도시한 도면이다.
도 8은 다른 발전 출력을 가지는 태양전지를 사용한 경우 효율 곡선을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a grid-connected photovoltaic power generation system according to the prior art.
2 is a view showing the efficiency according to the operating point of the converter when operating the grid-connected photovoltaic power generation system according to the present invention.
FIG. 3 is a simplified view of a solar power generation system using a step-up converter according to the present invention.
4 is a circuit diagram of a photovoltaic power generation system using a step-up converter according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a control unit.
6 is a diagram illustrating a current output from a boost converter.
FIG. 7 is a diagram illustrating power generation versus converter efficiency according to operating constants determined by the first, second and third phase controllers.
8 is a view showing efficiency curves when solar cells having different power generation outputs are used.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명에 따른 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템(100)을 간략히 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템의 구체적인 회로도를 도시한 것이다.Figure 3 is a schematic view of the
도5는 본 발명에 제어부(140)부로서, 태양전지 모듈의 전력량을 감시하는 출력감시부(141), 상기 출력감시부(141)에서 측정된 전력량이 기 설정된 구간에 따라 상기 다수 컨버터의 온오프를 제어하는 운전 상수를 결정하는 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c), 기타 본 발명의 태양광발전시스템의 운전을 전체적으로 제어하는 태양광 발전시스템에서 발전을 제어하는 본 분야의 일반적이고 관용적으로 활용되는 운영제어부(도시하지 아니하며 본 분야의 관용적 구성이어서 구체적 설명을 생략한다)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.FIG. 5 is a
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템(100)은 태양전지 모듈(110), 승압 컨버터(120), 인버터(130) 및 제어부(140)로 구성된다. 여기에서 태양전지 모듈(110)이 3개로 되고 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c);가 3개로 된 것을 중심으로 도면화하고 설명을 하나 본 발명은 이에 국한하지 아니하며 본 발명을 실시하고자 하는 실시자의 선택에 의하여 태양전지 모듈을 더 추가 될 수 있으며 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c);역시 태양전지 모듈과 동일하게 추가 될 수 있다.
4, a solar
구체적으로, 태양전지 모듈(110)은 다수의 태양전지 배열을 병렬로 구성하여 태양광을 직류출력하며, 승압 컨버터(120)는 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 직류전원을 승압하여 출력한다. In detail, the
승압 컨버터(120)는 본 분야에서 관용적으로 활용되는 승압회로이며 본 분야에서 관용적으로 활용되는 콘덴서와 리액터 및 MOSFET 등과 같은 스위칭소자, 다이오드로 구성되는 본 분야에서 공지된 승압형 컨버터이며 DC를 승압하는 Booster로서 이에 대한 동작원리 및 승압과정은 본 분야에서 공지되고 관용화된 것이어서 구체적 설명을 생략한다. Step-up
여기에서 승압 컨버터(120)는 각 태양전지모듈(110)에 대응 되도록 구비되며, 도시하지 아니하나 태양전지 모듈이 N개라면 승압컨버터도 N개이며 각각을 제1상 승압컨버터 (120a),제2상 승압컨버터(120b),제3상 승압컨버터(102c)..(중략)...제N상 승압컨버터 (120N)으로 구성 되어 진다.Here, the
또한 본 발명의 도 4에 나타난 바와 같이 제1상 승압컨버터(120a)에 공유콘덴서(C5)가 구비되어 나머지 상의 승압컨버터(120b, 120c)가 상기 공유콘덴서(C5)를 공유하는 구조만을 도시하였으나, 제2상 승압컨버터(120b) 및 제3상 승압컨버터(120c)에 공유콘덴서(C5)가 구비되어 나머지 상의 승압컨버터가 상기 공유콘덴서(C5)를 공유하는 구조를 이용할 수도 있다.
In addition, as shown in FIG. 4 of the present invention, the first phase step-
인버터(130)는 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템(100)의 전력 변환을 위하여 사용되며, 운전상수결정부(140a,140b,140c)는 태양광 발전 시스템(100)의 출력을 감시하여 승압 컨버터(120)의 동작 여부를 결정한다.The
이 역시 각상 컨버터마다 연결되는 것이며 태양전지 모듈이 증가 함에 따라 동일한 개수 만큼 구비 된다.Are connected to each phase converter, and the same number is provided as the number of solar cell modules increases.
본 발명에서 운전상수결정부(140a,140b,140c)는 제1상제어부(140a) ,제2상제어부(140b),제1상제어부(140c)이며 이 역시 제1상제어부(140a) ,제2상제어부(140b),제3상제어부(140c)...(중략)...제N상 제어부 (140N)로 구성된다. 설명의 편의를 위하여 제1상제어부(140a) ,제2상제어부(140b), 제3상제어부(140c)를 통괄하여 제1,2,3상 제어부라고도 명칭을 부여하여 설명한다.In the present invention, the operation
제1상 승압컨버터(120a)의 출력단에는 승압된 태양광 출력크기 감시하는 출력 감시부(141)가 존재하며, 제1상제어부(120a)에는 출력 감시부(141)의 출력을 입력받아 신호처리하는 비교/연산부가 구비된다. 설명의 편의를 위하여 제1상제어부(120a)에 비교/연산부가 구비된 것으로 설명하였으나 당업자의 선택에 따라 제2상제어부(140b) 또는 제3상제어부(140c)에 비교/연산부가 구비될 수도 있다.At the output terminal of the first phase step-
본 발명에서 출력감시부(141)는 저항분압에 의한 전압의 크기를 판단하여 태양광 모듈의 출력을 판단하는 것이나 이에 국한되지 아니하며 태양광 출력을 분압하여 전압의 크기로 입력받는 방식, 전류를 분류하여 전류의 크기는 감시하는 방식 또는 전압과 전류를 동시에 입력받는 방식 등을 선택적으로 활용 할수 있으며 상기 출력감시부(141)의 감지 방식과 회로는 본 분야의 공지된 방법을 활용하는 것이므로 구체적 설명을 생략한다.In the present invention, the
또한 감지된 신호를 일정한 크기로 디지털화하거나 적정한 아날로그 신호로 변환하여 비교기에 적합하게 신호처리하는 것 역시 본 분야의 공지 되고 관용화된 것이어서 구체적 설시를 생략하며 아울러 기준 전압, 전류 등의 크기와 입력되는 신호의 크기를 비교하여 각상의 승압컨버터의 스위칭소자를 구동시키는 신호를 출력하는 비교기 역시 본 분야의 관용화된 회로이고 소자여서 구체적 설시를 생략한다.In addition, digitizing the sensed signal to a certain size or converting it into an appropriate analog signal to signal processing suitable for a comparator is also known and tolerated in the art and thus omits specific descriptions. The comparator that compares the magnitudes of the signals and outputs a signal for driving the switching elements of the respective voltage-rising converters is also a common circuit in the field and is a device, so that detailed description is omitted.
이와 같이 구성된 다상 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템(100)이 종래발명과 가지는 차이점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the photovoltaic
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템(100)은 종래 발명과 달리 병렬로 연결된 태양전지 어레이의 전체의 발전 출력을 승압시키는 각각의 승압 컨버터를 구비한다. The solar
각 상의 컨버터에는 출력감시부(141)가 구비되어 전체 발전 전력량이 항상 모니터링되고 있다. 모니터링된 전력량 값은 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)로 보내져 각각의 승압컨버터(120a,120b,120c)의 온오프를 제어하게 된다. Each phase converter is provided with an
각각의 승압컨버터(120a,120b,120c)의 온오프는 컨버터의 승압 효율이 최대로 되도록 기 설정된 전력량의 구간에 따라 결정될 수 있다. 이때 전력량 구간의 설정은 사용자가 미리 승압 효율이 최대가 되는 점을 계산하여 설정 값을 제어부내(140) 내부에 구비된 메모리(도면 미도시)에 저장하는 방식을 취할 수도 있고, 승압 컨버터(120)의 입력과 출력에 각각 별도의 센서를 설치하여 일정 시간 동안 입력 전력에 대한 출력 전력의 비를 구하는 방식으로 승압 효율을 측정한 후 최대 승압 효율을 가지도록 자동 설정되는 방식을 취할 수도 있다.The on / off of each
본 발명에서는 운전상수결정부(140a,140b,140c)의 비교기의 기준 값의 크기에 따라 각상 제어부가 승압컨버터부(120)의 스위칭소자의 동작신호를 출력하여 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)가 선택적으로 동작되게 한다.In the present invention, each phase controller according to the magnitude of the reference value of the comparator of the operation constant determination unit (140a, 140b, 140c) outputs the operation signal of the switching element of the
예를 들면 상기 한 3개의 태양전지 모듈로 된 30KW 태양광 발전 시스템에서 승압컨버터(120) 출력이 정격 출력의 1/3범위이하, 가령 9KW 이하의 범위인 경우 제1상제어부(140a)가 동작하여 제1상 승압컨버터(120a)만을 구동하게 함으로서 제1상 승압컨버터(120a)만 9KW 로 운전하게 된다.For example, in the 30KW photovoltaic power generation system of the three solar cell modules, the
여기서 제1상제어부(140a)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 9KW이하에 대응되는 전압 또는 전류등의 환산 기준 값으로 설정되어 있다.Here, the reference value to be compared of the comparator of the first
또 승압컨버터(120) 출력이 정격 출력의 1/3 이상 2/3범위 이하의 가령 9KW 이상 18KW인 경우 제1상제어부(140a)와 제2상제어부(140b)가 동작하여 제1상 승압컨버터(120a)와 제2상 승압컨버터(120b)만을 구동하게 함으로서 제1상 승압컨버터(120a)와 제2상 승압컨버터(120b)각 각각 9KW 분담하여 운전하게 된다.In addition, when the output of the
여기서 제1상제어부(140a)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 9KW이하에 대응 되는 전압 이든 전류의 환산 기준 값으로 설정 되어 있고 제2상제어부(140b)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 9kw 초과18KW이하에 대응 되는 전압 또는 전류등의 환산 기준 값으로 설정 되어 있어서 제1,2상제어부(140a,140b)의 출력신호에 의하여 제1,2상 승압컨버터(120a, 120b)가 구동된다.Here, the reference value to be compared by the comparator of the first
또 승압컨버터(120) 출력이 정격 출력의 2/3 이상 3/3범위 까지 가령 18kW 이상 30KW인 경우 제1상제어부(140a)와 제2상제어부(140b)와 제3상제어부(140c)가 동작하여 제1상 승압컨버터(120a)와 제2상 승압컨버터(120b),제3상 승압컨버터(120c)를 구동 하게 함으로서 제1상 승압컨버터(120a)와 제2상 승압컨버터(120b),제3상 승압컨버터(120c)각 각각 10KW 분담하여 운전하게 된다.When the output of the
여기서 제1상제어부(140a)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 9KW이하에 대응되는 전압 또는 전류의 환산 기준 값으로 설정되어 있고 제2상제어부(140b)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 9kw 초과 18KW이하에 대응 되는 전압 또는 전류등 의 환산 기준 값으로 설정 되어 있으며, 제3상제어부(140c)의 비교기의 비교 대상이 되는 기준 값은 비교 대상 값이 18kw 초과 30KW이하에 대응 되는 전압 또는 전류등 의 환산 기준 값으로 설정 되어 있어서 제1,2,3상제어부(140a,140b,140c)의 출력신호에 의하여 제1,2,3상 승압컨버터(120a),120b,130c)가 구동된다.
Here, the reference value to be compared of the comparator of the first
또한 본발명은 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)에서 제어된 운전 승압컨버터를 위상차를 두어 운 전 할수도 있다. In addition, the present invention can operate the phase difference of the operation step-up converter controlled by the first, second and third
이는 발전 량에 따라 승압컨버터의 효율 운전을 위하여 위상차를 두고 병렬운전 함으로 컨버터의 운용 효율을 도모 할수 있기 때문이다.(제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)에 의하여 가동하여야 할 승압컨버터(120)가 선택되면 도시하지 아니한 운전 제어부는 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)의 제어 신호의 의하여 제1상 컨버터(120a), 제2상 컨버터(120b) 및 제3상 컨버터(120c)의 온오프를 결정한다. 즉, 운전하여할 컨버터가 제1 승압컨버터(140a)와 제2승압컨버터(140b)이면 운영제어부는 제1상 컨버터(120a) 및 제2상 컨버터(120b)의 스위칭 소자를 온시키고 제3상 컨버터(120c)의 스위칭 소자를 오프시켜 승압 컨버터(120)가 2상으로 동작하도록 제어한다. This is because the efficiency of operation of the converter can be improved by operating in parallel with the phase difference for efficient operation of the step-up converter according to the amount of generated electricity (the first, second and third
즉 N개의 컨버터를 구비한 경우 위상차는 (360°/N)으로 결정되며 예컨데 3상인 경우 (360°/3)으로 각 상은 120°의 위상차를 갖도록 승압 컨버터들의 스위칭 소자를 제어하게 된다.. That is, in the case of having N converters, the phase difference is determined as (360 ° / N), for example, in the case of three phases (360 ° / 3), each phase controls the switching elements of the boost converters to have a phase difference of 120 °.
위상차의 설정은 운영제어부에서 발생시키는 삼각파 또는 톱니파에서 각 상마다 위상차를 둠으로써 설정할 수 있으며 이러한 구형파 또는 톱니파 등에 의하여 스위칭 소자를 제어하여 온오프 하는 것은 본분야의 관용적 기술이어서 동작 원리 및 회로 구성에 대하여 구체적 설명을 생략한다.
The phase difference can be set by putting a phase difference for each phase in a triangular wave or a sawtooth wave generated by the operation control unit. It is a conventional technique in the art to control a switching element on and off by the square wave or sawtooth wave, and thus the operation principle and circuit configuration The detailed description is omitted.
일 실시예로 도 6에 도시된 바와 같이 운전하여야할 승압컨버터가 3개라면 승압 컨버터(120)에서 출력되는 전류는 각각 120°의 위상차를 가지도록 구성한다. As shown in FIG. 6, if three step-up converters are to be operated as shown in FIG. 6, the currents output from the step-up
또한, 각 상의 컨버터에 흐르는 전류는 모두 동일한 전류가 흐로도록 구성한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 각 상의 전류(IL1, IL2, IL3)의 크기는 모두 IM이 되며, IL1, IL2 및 IL3는 각각 120°의 위상차을 가지게 된다.
Further, the currents flowing through the converters of each phase are configured such that the same currents flow. Therefore, as shown in FIG. 6, the magnitudes of the currents I L1 , I L2 , and I L3 of each phase are all I M , and I L1 , I L2, and I L3 have a phase difference of 120 °, respectively.
도 7은 제1,2,3상 제어부(140a,140b,140c)에 의해 결정된 운전하여야 할 컨버터수에 따른 발전량 대 컨버터의 효율을 도시한 도면이다. 3개의 태양전지의 정격을 10kW라고 가정하고 3개의 태양전지 모두 3kW를 발전하며 발전출력을 30%로 가정한다.FIG. 7 is a diagram showing the power generation amount versus the efficiency of the converter according to the number of converters to be operated as determined by the first, second, and
앞서 도 2에 도시한 바와 같이 1상으로 3kW를 개별 운전하는 경우 운전 효율이 매우 낮은 것을 알 수 있었으나, 도 7과 같이 승압 컨버터(120)중 하나를 9kW로 운전하는 구성을 취하게 되면 종래 발명처럼 3개의 컨버터를 각각 3kW로 운전하는 경우보다 운전효율이 현저히 상승하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, when 3kW is individually driven in one phase, it is found that the driving efficiency is very low. However, when one of the
도 7에 도시된 태양전지 모듈(110)의 발전 전력과 효율 곡선을 보면 3상에서 출력되는 발전 전력의 합이 약 15kW미만이면 하나의 승압컨버터로 운전하는 경우 컨버터의 효율이 최대로 나오고, 약 15kW이상 약 25kW미만이면 두 개의 승압컨버터로 운전하는 경우 컨버터의 효율이 최대로 나오고, 약 25kW이상이면 3개의 승압컨버터로 운전하는 경우 컨버터의 효율이 최대로 나오는 것을 알 수 있다.
Referring to the power generation efficiency and efficiency curve of the
도 8은 다른 발전 출력을 가지는 태양전지를 사용한 경우 효율 곡선을 나타낸 도면이다. 이 경우 각 상의 태양전지의 발전 출력은 각각 5kW, 5kW, 10kW이며 3상으로 운전하고 있다고 가정한다. 만약 각 상의 태양전지에서 총 20kW를 발전한다고 하면 도 8에 나타난 바와 같이 3상으로 운용되어야 승압 컨버터(120)가 최대의 승압 효율을 가질 수 있다. 따라서 이 경우 운전하여야 할 운전 승압컨버터는 3개이며 각 상은 120°의 위상차를 가지며 운전되는 것으로 결정됨을 알 수 있다.8 is a view showing efficiency curves when solar cells having different power generation outputs are used. In this case, it is assumed that the power generation output of each phase solar cell is 5 kW, 5 kW, and 10 kW, respectively, and operates in three phases. If a total of 20kW is generated in each phase of the solar cell, the
본 발명에 따른 승압 컨버터(120)는 발전 전력에 따라 제1상 컨버터(120a), 제2상 컨버터(120b) 및 제3상 컨버터(120c) 중 하나 이상은 운용하지 않는 경우도 있으므로 종래의 태양광 발전 시스템과 비교하여 승압 컨버터의 발열을 감소시킬 수 있다.
The step-up
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예 에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited only to this specific embodiment and those skilled in the art within the scope described in the claims of the present invention Appropriate changes will be possible.
Claims (5)
2개 이상의 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 각각의 직류전원을 승압하여 출력하는 2개 이상의 승압 컨버터(120);
2개 이상의 승압 컨버터(120)중 어느 하나의 승압 컨버터의 출력단에 연결되어 태양광 발전 시스템의 출력의 크기를 감시하는 출력 감시부(141);
2개 이상의 승압 컨버터(120)로부터 출력되는 전력을 변환하는 인버터(130);
상기 출력 감시부(141)의 출력의 크기에 따라 상기 2개 이상의 승압 컨버터(120)의 각각의 동작 여부를 선택하는 2개 이상의 운전상수결정부(140a,140b,140c....140n.);
상기 2개 이상의 운전상수결정부(140a,140b,140c....140n.)는,
상기 2개 이상의 운전상수결정부 중 어느 하나에만 출력 감시부(141)의 출력을 입력받아 신호처리하는 비교/연산부가 구비되고
상기 2개 이상의 승압컨버터는,
어느 하나의 승압컨버터에만 공유콘덴서를 구비한 것을 특징으로 하는 승압 컨버터를 이용한 태양광 발전 시스템.Two or more solar cell modules 110 that configure a plurality of solar cell arrays to convert and output sunlight into a DC power source;
Two or more step-up converters 120 for boosting and outputting each DC power output from the two or more solar cell modules 110;
An output monitoring unit 141 connected to an output terminal of any one of the two or more boost converters 120 to monitor the magnitude of the output of the solar power generation system;
An inverter 130 for converting power output from two or more boost converters 120;
(140a, 140b, 140c, ..., 140n.) For selecting the operation of each of the two or more step-up converters (120) according to the magnitude of the output of the output monitoring unit (141) ;
The two or more operation constant determining units 140a, 140b, 140c, ...., 140n.
Only one of the two or more operation constant determining unit is provided with a comparison / operation unit for receiving the output of the output monitoring unit 141 and processing the signal
The two or more boost converter,
A photovoltaic power generation system using a boost converter, characterized in that only one boost converter has a shared capacitor.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100042559 | 2010-05-06 | ||
KR20100042559 | 2010-05-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100996507B1 true KR100996507B1 (en) | 2010-11-25 |
Family
ID=43410098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100067977A KR100996507B1 (en) | 2010-05-06 | 2010-07-14 | Solar cell generation using multi-phase step-up converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100996507B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190132091A (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | 광운대학교 산학협력단 | Photovoltaic Power Generation Apparatus and Method for MPPT(Maximum Power Point Tracking) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100702223B1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-04-03 | 한전케이피에스 주식회사 | solar photovoltaic system and method |
-
2010
- 2010-07-14 KR KR1020100067977A patent/KR100996507B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100702223B1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-04-03 | 한전케이피에스 주식회사 | solar photovoltaic system and method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190132091A (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | 광운대학교 산학협력단 | Photovoltaic Power Generation Apparatus and Method for MPPT(Maximum Power Point Tracking) |
KR102254719B1 (en) * | 2018-05-18 | 2021-05-24 | 광운대학교 산학협력단 | Photovoltaic Power Generation Apparatus and Method for MPPT(Maximum Power Point Tracking) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3568023B2 (en) | Power converter for photovoltaic power generation | |
US8842451B2 (en) | Power systems for photovoltaic and DC input sources | |
EP2621047B1 (en) | Maximizing power in a photovoltaic distributed power system | |
KR101272059B1 (en) | A transformer matched parallel inverter for wide area multi-string solar power generation system | |
JP3655831B2 (en) | Booster unit, power conditioner, and solar power generation system using them | |
US7986062B2 (en) | Electrical energy converter | |
JP2004194500A (en) | Power conversion apparatus for solar power generation | |
JP5880778B2 (en) | Solar power system | |
EP2042965A2 (en) | Method and apparatus for power conversion with maximum power point tracking and burst mode capability | |
US20090283129A1 (en) | System and method for an array of intelligent inverters | |
US20130200709A1 (en) | Techniques for Grid Coupling Photovoltaic Cells Using Ratiometric Voltage Conversion | |
KR20140119710A (en) | Stacked voltage source inverter with separate dc sources | |
US8970065B2 (en) | System and method for increasing voltage in a photovoltaic inverter | |
WO2005112551A2 (en) | Method for compensating for partial shade in photovoltaic power system | |
CN102170241A (en) | System and method for a single stage power conversion system | |
WO2010068938A1 (en) | Apparatus providing bias to solar cells | |
JP5349688B2 (en) | Grid-connected inverter | |
MX2014005359A (en) | System and method for power conversion for renewable energy sources. | |
WO2012014182A1 (en) | Method and device for maximizing the electrical power produced by a generator, particularly a generator based on a renewable power source | |
Tomar | Watkins-Johnson Converter Based PV Water Pumping System | |
KR101104922B1 (en) | Solar power plant system | |
KR100996507B1 (en) | Solar cell generation using multi-phase step-up converter | |
Andreas et al. | Performance Test of 2.5 kW DC Boost Converter for Nanogrid System Applications | |
de Melo Bento et al. | Dual input single switch DC-DC converter for renewable energy applications | |
JP5381897B2 (en) | Grid interconnection inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141112 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151105 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161118 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171120 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190220 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191218 Year of fee payment: 10 |