KR101079971B1 - 태양광 발전 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 태양광 발전 제어 장치는 태양 전지와 단상 전력 변환기가 구비된 복수의 단상 태양광 발전부의 출력을 다상 선로에 적용한 다상 태양광 발전부; 및 상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지 출력 전력값 중 가장 작은 값을 레퍼런스값으로 하는 최대 전력 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어를 상기 단상 전력 변환기 각각에 적용하는 MPPT부를 포함하고 있다.
태양광, MPPT, 단상, 다상, 전력 변환, 인버터

Description

태양광 발전 제어 장치{Control apparatus for solar thermal electric power generation system}
본 발명은 태양광 발전 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 다상 태양광 발전시의 출력 전력을 제어하는 장치에 관한 것이다.
최근 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안정성 등의 문제가 대두되면서 대표적인 환경친화적 그린에너지인 태양광 및 풍력에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 특히 태양광 발전은 무한하고 청정에너지라는 관점에서 상당히 각광을 받으며 차량, 장난감, 주거용 발전 및 가로등뿐만 아니라 계통선과 원거리에 떨어져 있는 무인 등대, 시계탑, 통신 장치 등 매우 다양하게 활용되고 있다.
이러한 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것으로서, 일반적인 태양전지는 전기에너지원과는 상당히 다른 전기적인 특성을 가지고 있다. 기존의 전기에너지는 선형 전압원(Linear Voltage Source)의 특성을 가지고 있기 때문에, 부하단에 선형이나 비선형의 부하가 걸릴지라도 항상 일정한 전압을 유지 하고, 안정하게 동작한다. 또한 하나의 동작점만을 갖기 때문에 어떤 입력/출력 조건에서도 항상 안정한 시스템으로 동작한다. 즉 선형 전압원을 가지는 전기에너지원을 사용할 때에는 부하조건에 관계없이 원하는 동작조건을 얻어낼 수가 있다.
그러나 태양전지는 기존의 전기에너지와는 완전히 다른 전기적인 특성을 가지고 있는 대표적인 비선형소스로 구분되어, 태양전지로부터 생성되는 전력은 부하조건에 따라서 크기가 변화하는 특징을 지니고 있다. 이것은 태양전지를 효율적으로 이용하고자 하는 측면에서 큰 의미를 지닌다.
본 발명은 단상 출력의 태양광 발전 장치를 다상으로 적용할 때 발생되는 출력 전력의 불균형을 해소하는 태양광 발전 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양 전지와 단상 전력 변환기가 구비된 복수의 단상 태양광 발전부의 출력을 다상 선로에 적용한 다상 태양광 발전부; 및 상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지 출력 전력값 중 가장 작은 값을 레퍼런스값으로 하는 최대 전력 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어를 상기 단상 전력 변환기 각각에 적용하는 MPPT부를 포함할 수 있다.
상기 MPPT부는 상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지의 출력 전력값을 비교하여 가장 작은 값을 추출하는 출력 전력 비교부; 및 상기 추출된 값을 레퍼런스값으로 하여 최대 전력 추적 제어를 수행하는 MPPT 실행부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 MPPT 실행부는 상기 단상 태양광 발전부 각각에 형성될 수 있다.
또한, 상기 MPPT부는 상기 단상 전력 변환기 중 하나에 일체로 형성될 수 있 다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전 제어 장치는 단상 출력을 다상 선로에 적용하여 다상 출력을 지원하는 태양광 발전 설비에서 상기 단상 출력의 불균형에 따른 다상 출력 전력의 불균형을 해소할 수 있다.
이하, 본 발명과 관련된 태양광 발전 제어 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 태양광 발전 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템은, 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양전지(110), 상기 태양전지(110)의 출력단에 접속된 콘덴서(Cs), 상기 콘덴서(Cs)의 출력단에 접속된 부스트 컨버터(115), 상기 부스트 컨버터(115)의 출력단에 접속된 평활용 콘덴서(Cd), 상기 평활용 콘덴서(Cd)의 출력단에 접속된 단상 풀브리지 인버터(120), 상기 단상 풀브리지 인버터(120)를 구성하는 제1 및 제2 반도체 스위치(Q1, Q2) 사이의 접속점과, 제3 및 제4 반도체 스위치(Q3, Q4)의 접속점 사이에 연결된 LC 필터(125), 상기 LC 필터(125)의 출력단에 접속된 계통선(130), 상기 태 양전지(110)의 출력 전류(Is)를 검출하는 전류 검출부(135), 상기 태양전지(110)의 출력 전압(Vs)을 검출하는 전압 검출부(140), 상기 전류 검출부(135) 및 상기 전압 검출부(140)에 의해 검출된 태양전지(110)의 출력 전류(Is)와 출력 전압(Vs)을 기초로 태양전지(110)가 최대 전력을 출력할 수 있도록 하는 태양전지(110)의 동작 전압 지령치(Vs*) 및 단상 풀브리지 인버터(120)의 출력 전류 지령치(Io*)를 발생하는 최대 전력 추종(MPPT : Maximum Power Point tracking) 제어기(145)(이하, 'MPPT 제어기'라 칭함), 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전압 지령치(Vs*)와 상기 전압 검출부(140)에서 검출된 출력 전압(Vs)의 차이를 보상하여 부스트 컨버터(115)를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 전압 제어기(150), 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전류 지령치(Io*)와 상기 단상 풀브리지 인버터(120)의 출력 전류(Ic)의 차이를 보상하여 출력하는 전류 제어기(160), 상기 전류 제어기(160)에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 단상 풀브리지 인버터(120)를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 PWM(Pulse Width Modulation) 발생부(170) 및 상기 PWM 발생부(170)에서 출력되는 스위칭 신호를 이용하여 상기 단상 풀브리지 인버터(120)를 구성하는 제1 내지 제4 반도체 소자(Q1 내지 Q5)를 구동하는 게이트 드라이버(175)를 포함하여 구성되어 있다.
상기에서 부스트 컨버터(115)는 리액터(Lb), 반도체 스위치(Q5) 및 다이오드(D1)로 구성되어 있으며, 태양전지(110)에서 출력되는 낮은 전압을 승압시키는 역할을 수행한다.
상기 전압 제어기(150)를 통해 부스트 컨버터(115)를 제어하여, 태양전지(110)의 입력단 전압에 나타나는 전압 리플을 최소화 하는 것을 특징으로 한다.
상기 MPPT 제어기(145)는 전류 검출부(135) 및 전압 검출부(140)에서 출력되는 태양전지(110)의 출력 전류(Is) 및 출력 전압(Vs)을 기초로 태양전지(110)의 출력 전력을 계산하여 최대 전력점을 추출하고, 그 최대 전력점을 갖는 태양전지(110)의 출력 전류(Is)와 출력 전압(Vs)을 찾아낸다. 이 때, MPPT 제어기(145)는 상기 태양전지(110)의 동작 전압을 가변시키면서 이전 동작점 전력과 현재 동작점 전력의 차이를 비교하여 최대 전력점을 추종하는 Hill-Climbing 방식을 이용하여 상기 태양전지(110)의 최대 전력점을 추출한다.
그리고 MPPT 제어기(145)는 그 찾아낸 값을 이용하여 태양전지(110)가 최대 전력을 출력할 수 있는 동작 전압 지령치(Vs*) 및 전류 지령치(Io*)를 생성하여 전압 제어기(150) 및 전류 제어기(160)로 출력한다.
전압 제어기(150)는 계통선(130)으로 태양전지(110)가 최대 전력을 출력할 수 있는 전압값을 인가하기 위해, 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전압 지령치(Vs*)와 전압 검출부(140)에서 출력되는 출력 전압(Vs)의 차이를 보상하여 부스트 컨버터(115)를 구성하는 반도체 스위치(Q5)의 스위칭 동작을 제어하는 것이다.
이를 위해, 상기 전압 제어기(150)는 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전압 지령치(Vs*)와 전압 검출부(140)에서 출력되는 출력 전압(Vs)을 감산하는 감산기(152)와, 상기 감산기(152)의 오차신호를 입력받아 비례 적분하는 PI 제어 기(154)와, 상기 PI 제어기(154)의 출력 전류를 입력받아 기준전류 이상의 과전류를 제한하는 전류 제한기(156)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 전압 제어기(150)는 태양전지(110)의 입력단 전압에 리플 전압이 나타나지 않도록 하기 위하여 사용전원 주파수의 2배에 해당하는 고조파 주파수의 10배에 해당하는 스위칭 신호를 발생하여 부스트 컨버터(115)의 반도체 스위치(Q5)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전류 제어기(160)는 계통선(130)으로 태양전지(110)가 최대 전력을 출력할 수 있는 전류값을 인가하기 위해, 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전류 지령치(Io*)와 전류 검출부(135)에서 출력되는 출력 전류(Ic)의 차이를 보상하여 단상 풀브리지 인버터(120)를 구성하는 반도체 소자(Q1 내지 Q4)의 스위칭 동작을 제어하는 것이다.
이를 위해, 상기 전류 제어기(160)는 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전류 지령치(Io*)와 상기 단상 풀브리지 인버터(120)의 출력 전류(Ic)를 감산하는 감산기(162)와, 상기 감산기(162)의 오차신호를 입력받아 비례 적분하여 출력하는 PI 제어기(164)와, 상기 PI 제어기(164)에서 출력되는 신호와 상기 계통선(130)에 인가되는 계통전압(Vo)을 가산하여 출력하는 가산기(166)를 포함하여 구성되어 있다.
PWM 발생부(170)는 상기 전류 제어기(160)의 출력신호를 기초로 게이트 드라이버(175)를 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생한다.
게이트 드라이버(175)는 상기 PWM 발생부(170)로부터 인가되는 스위칭 신호를 이용하여 상기 단상 풀브리지 인버터(120)의 반도체 스위치(Q1 내지 Q4)를 구동 시킨다.
단상 풀브리지 인버터(120)는 상기 게이트 드라이버(175)로부터 인가되는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 부스트 컨버터(115)에서 출력되는 전원을 계통선(130)에서 요구되는 전원으로 변환하여 출력한다.
도 2는 본 발명과 관련된 태양광 발전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 전류 검출부(135) 및 전압 검출부(140)를 이용하여 태양전지(110)의 출력 전류(Is) 및 출력 전압(Vs)을 검출한다(S210). 상기 검출된 태양전지(110)의 출력 전류(Is) 및 출력 전압(Vs) 값은 MPPT 제어기(145)로 인가된다.
MPPT 제어기(145)는 상기 전류 검출부(135) 및 전압 검출부(140)에 의해 검출된 태양전지(110)의 출력 전류(Is) 및 출력 전압(Vs)을 기초로 태양전지(110)의 출력 전력을 계산하고, 계산된 전력을 추종하여 태양전지(110)의 최대 전력점을 추출한다(S220). 일 예로, 상기 MPPT 제어기(145)는 상기 태양전지(110)의 동작 전압을 가변시키면서 이전 동작점 전력과 현재 동작점 전력의 차이를 비교하여 최대 전력점을 추종하는 Hill-Climbing 방식을 이용하여 상기 태양전지(110)의 최대 전력점을 추출한다.
그리고, MPPT 제어기(145)는 추출한 최대 전력점을 갖는 태양전지(110)의 출 력 전류(Is)와 출력 전압(Vs)을 찾아내고, 상기 찾아낸 값을 이용하여 태양전지(110)가 최대 전력을 출력할 수 있도록 하는 동작 전압 지령치(Vs*) 및 전류 지령치(Io)를 발생한다(S230). 상기 동작 전압 지령치(Vs*)는 전압 제어기(150)로 인가되며, 전류 지령치(Io)는 전류 제어기(160)로 인가된다.
전압 제어기(150)는 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전압 지령치(Vs*)와 전압 검출부(140)에서 출력되는 출력 전압(Vs)의 차이를 보상하여 부스트 컨버터(115)를 구성하는 반도체 스위치(Q5)의 스위칭 동작을 제어한다(S240).
이 때, 상기 전압 제어기(150)는 태양전지(110)의 입력단에 전압 리플이 나타나지 않도록 하기 위하여 사용전원 주파수의 2배에 해당하는 고조파 주파수의 10배 정도의 스위칭 신호를 발생하여 부스트 컨버터(115)의 반도체 스위치(Q5)를 제어한다.
전류 제어기(160)는 상기 MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전류 지령치(Io*)와 전류 검출부(135)에서 출력되는 출력 전류(Ic)의 차이를 보상하여 단상 풀브리지 인버터(120)를 구성하는 반도체 소자(Q1 내지 Q4)의 스위칭 동작을 제어한다(S250).
상술한 바와 같이, MPPT 제어기(145)에서 출력되는 전압 지령치(Vs*)와 전압 검출부(140)에서 출력되는 출력 전압(Vs)의 차이를 보상하여 부스트 컨버터(115)의 동작을 제어함으로서, 태양전지(110)의 입력단에 나타나는 전압 리플을 제거할 수 있다.
이상에서, 단상 풀브리지 인버터와 MPPT 제어기로 이루어진 단상 출력의 태양광 발전 시스템에 대해서 살펴보았다. 단상 출력의 태양광 발전 시스템을 단상 태양광 발전 장치라 칭한다. 또한, 이하에서 단상 태양광 발전 장치는 앞에서 도 1 및 2를 참조하여 설명한 태양광 발전 시스템 외에도, 태양전지, 인버터 즉 전력변환기를 포함한 단상 출력 시스템 또한 단상 태양광 발전 장치라 칭한다.
단상 출력을 지원하는 단상 태양광 발전 장치를 이용하여 다상 출력을 지원할 수 있다. 예를 들어 단상 태양광 발전 장치를 3개를 3상 선로에 적용함으로써 3상 태양광 발전 장치로 형성하는 것이 가능하다.
도 3에서와 같이 3개의 단상 태양광 발전 장치의 출력단 중 하나를 공통 라인 N으로 하고, 상기 3개의 단상 태양광 발전 장치의 나머지 단자를 각 R, S, T상으로 형성함으로써 3상 태양광 발전 장치의 제공이 가능하다.
이 경우, 서로 독립적인 단상 태양광 발전 장치 간의 출력 불균형을 대비하여야 한다. 각 단상 태양광 발전 장치에 포함된 태양 전지가 별개로 형성되는 관계로, 각 태양 전지는 설치 위치, 구름 등의 여러 요인으로 인하여 출력이 서로 다른 경우가 발생된다. 따라서, 이러한 특성의 태양 전지가 포함되어 있는 단상 태양광 발전 장치의 출력 또한 상이하게 되며, 이에 따라 상기 단상 태양광 발전 장치를 복수로 조합하여 다상 선로를 형성한 경우, 상기 다상 선로의 출력이 불균형하게 된다. 독립 전력원으로 이용되거나 또는 상용교류전원의 계통과 연계되어 보조 전 력원으로 이용되는 태양광 발전 시스템에서 이와 같은 출력 불균형은 바람직하지 못하다. 따라서, 단상 태양광 발전 장치를 이용하여 다상 태양광 발전 장치를 형성한 경우, 다상 출력의 불균형을 해소할 수 있는 제어 장치가 필요하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 4에 도시된 태양광 발전 제어 장치는 태양 전지(311)와 단상 전력 변환기(313)가 구비된 복수의 단상 태양광 발전부(310)의 출력을 다상 선로에 적용한 다상 태양광 발전부(320) 및 상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지 출력 전력값 중 가장 작은 값을 레퍼런스값으로 하는 최대 전력 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어를 상기 단상 전력 변환기 각각에 적용하는 MPPT부(330)를 포함한다.
상기 태양 전지(311)는 태양의 빛에너지를 전기 에너지로 변환시키는 요소이고, 상기 단상 전력 변환기(313)는 상기 태양 전지에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 요소이다. 각각은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바가 있으므로 자세한 언급은 생략한다.
상기 MPPT부(330)는 태양 전지의 출력 전류와 출력 전압, 즉 태양 전지의 출력 전력을 기초로 태양 전지가 최대 전력을 출력할 수 있도록 하는 지령치를 생성한다. 본 실시예에서 상기 MPPT부는 다상 태양광 발전부를 구성하는 복수의 단상 태양광 발전부내 각각의 태양 전지의 출력 전력 중 가장 작은 값을 갖는 단상 태양광 발전부 태양 전지의 출력값을 레퍼런스값으로 한다. 즉, 상기 레퍼런스값을 이 용하여 지령치를 생성하게 되며, 이와 같이 생성된 지령치를 각각의 단상 태양광 발전부 내 단상 전력 변환기에 적용한다.
즉, 가장 작은 출력 전력값을 갖는 태양 전지의 출력값을 이용하여 모든 단상 전력 변환기를 MPPT 제어하게 된다. 이에 따라 모든 단상 태양광 발전부의 출력은 가장 작은 출력 전력값을 갖는 태양 전지가 포함된 단상 태양광 발전부의 출력과 같게 된다. 결과적으로 복수의 단상 태양광 발전부를 다상 선로에 적용하여 다상 태양광 발전부를 형성한 경우, 상기 다상 선로에서 모든 상의 출력 전력은 동일하게 유지된다.
도 3에서와 같이 3개의 단상 태양광 발전부를 3상 선로에 적용함으로써 3상 태양광 발전부의 형성이 가능하다.
도 4에서는 MPPT부(330)를 각 단상 태양광 발전부와 독립적으로 형성하고 있으나, 상기 MPPT부의 위치는 여러 방안이 가능하다.
이미 설비되어 있는 단상 태양광 발전부를 이용하고자 하는 경우를 살펴보면, 상기 단상 태양광 발전부는 정상적인 단상 출력을 지원하기 위하여 내부에 자체 MPPT부를 포함할 수 있다.
따라서, 이미 자체 MPPT부를 포함하는 단상 태양광 발전부를 다상 선로에 복수개 적용하는 경우, 추가적인 MPPT부(330)의 형성은 불필요한 자원의 낭비가 된다.
따라서, 상기 자체 MPPT부를 도 4의 MPPT부로 사용함으로써, 별도의 MPPT부를 요구하지 않을 수도 있다. 상기 자체 MPPT부는 각 단상 태양광 발전부의 태양 전지의 출력 전력을 수집하여 비교함으로써, 가장 작은 값을 도출하는 기능이 누락되어 있다. 즉, MPPT부(330)를 상기 MPPT부는 상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지의 출력 전력값을 비교하여 가장 작은 값을 추출하는 출력 전력 비교부(331) 및 상기 추출된 값을 레퍼런스값으로 하여 최대 전력 추적 제어를 상기 단상 전력 변환기에 대하여 수행하는 MPPT 실행부(333)를 포함하는 구성으로 형성할 때, 상기 출력 전력 비교부가 누락되어 있는 상태가 된다.
따라서, 상기 출력 전력 비교부를 별도로 마련하거나, 단상 태양광 발전부 중 적어도 하나에 형성하여야 한다.
정리하면, 상기 MPPT부는 출력 전력 비교부 및 MPPT 실행부를 포함할 수 있으며, 상기 MPPT 실행부는 단상 태양광 발전부 각각에 형성될 수 있다.
상기 출력 전력 비교부는 다상 태양광 발전부를 형성하는 단상 태양광 발전부 중 적어도 하나에 형성되거나, 별도로 형성이 가능하다.
도 4에는 상기 MPPT부가 단상 태양광 발전부와 별개로 형성된 상태를 나타내고 있으며, 도 5는 MPPT부 중 MPPT 실행부가 단상 태양광 발전부 내에 형성된 상태를 나타내고 있다. 도 6은 출력 전력 비교부 및 MPPT 실행부를 포함한 MPPT부가 단상 태양광 발전부 내에 형성된 상태를 나타낸다.
한편, 상기 출력 전력 비교부는 형성되는 위치에 상관없이 각 단상 태양광 발전부 내의 태양 전지 출력 전력을 비교하기 위하여 각 단상 태양광 발전부로부터 출력 전력 데이터를 전송받아야 한다.
상기 출력 전력 데이터의 전송은 RS485 등의 직렬 통신을 이용할 수 있다. 물론 이외에도 다양한 유무선 방식의 적용이 가능하다.
상기 출력 전력 비교부에서 출력되는 레퍼런스값의 전송은 여러 방안이 가능하다.
상기 레퍼런스값을 하나의 MPPT 실행부만으로 전송할 수 있으며, 복수의 MPPT 실행부로 전송할 수도 있다. 전자의 경우, 상기 MPPT 실행부는 상기 레퍼런스값을 이용하여 도출된 지령치를 모든 단상 태양광 발전부에 전송하여야 하며, 이때의 구성은 도 4의 실시예에 부합된다. 후자의 경우는 각각의 단상 태양광 발전부가 MPPT 실행부를 구비하고 있는 경우, 즉 도 5의 실시예에 부합된다.
도 6과 같이 출력 전력 비교부 및 MPPT 실행부 모두가 단상 태양광 발전부에 구비되는 경우에는 양자 모두가 가능하다. 즉, 어느 하나의 단상 태양광 발전부를 마스터로 설정한 후, 상기 마스터에 해당하는 단상 태양광 발전부의 출력 전력 비교부를 사용하여 레퍼런스값을 도출한다. 그 후, 상기 레퍼런스값을 마스터 및 마스터를 제외한 서브 단상 태양광 발전부의 MPPT 실행부로 전송하여 각각의 MPPT 실행부가 상기 레퍼런스값에 따라 최대 전력 추적 제어를 수행하도록 하거나, 레퍼런스값을 서브로 전송하는 대신 마스터 단상 태양광 발전부의 MPPT 실행부에서 도출된 지령치를 전송할 수도 있다.
현재의 단상 태양광 발전부의 상황을 볼 때, 도 5와 같이 구성된 경우가 대부분이므로, 하나의 단상 태양광 발전부를 마스터로 설정하여 추가적으로 출력 전력 비교부를 형성한 후, 상기 출력 전력 비교부의 레퍼런스값을 서브 단상 태양광 발전부의 MPPT 실행부로 전송하는 방안이 바람직할 수 있다. 각각의 MPPT 실행부는 단상 전력 변환기의 출력값을 피드백 받는 방식이 적용되기도 하므로, MPPT 실행부는 각 단상 태양광 발전부에 대응하여 형성되는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 즉, 태양 전지 출력 외의 요인으로 인한 출력 이상을 관리하기 위하여 MPPT 실행부는 각각의 단상 태양광 발전부에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.
도 7은 각각의 단상 태양광 발전부가 MPPT 실행부를 포함하고 있고, 그 중 하나의 단상 태양광 발전부에만 출력 전력 비교부를 형성하고, 상기 출력 전력 비교부의 레퍼런스값을 각 단상 태양광 발전부로 전송한 경우의 출력 전력값(도면에는 전류 측정 결과를 개시함)을 나타낸 그래프이다. 이상에서 살펴본 3개의 단상 태양광 발전부가 도 3과 같이 3상 선로에 적용되어 R, S, T상 모두 동일한 출력이 이루어지고 있음을 알 수 있다. R상을 형성하는 단상 태양광 발전부의 태양 전지 출력이 소정 요인으로 인하여 S상, T상을 형성하는 단상 태양광 발전부의 태양 전지 출력과 비교하여 줄어든 경우, R상을 형성하는 단상 태양광 발전부의 MPPT 제어의 레퍼런스값을 R상뿐만 아니라 S상 및 T상을 형성하는 단상 태양광 발전부에도 적용함으로써, 모든 상의 출력이 동일하도록 제어한다. 이에 따라 복수의 단상 태양광 발전부를 이용하여 다상 태양광 발전부를 형성한 경우 출력 전력의 평형이 달성된다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하 여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명과 관련된 태양광 발전 시스템에 대한 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명과 관련된 태양광 발전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
도 3은 단상 태양광 발전기를 3상 선로에 적용하여 형성된 3상 태양광 발전기를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치를 나타낸 블럭도.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치를 나타낸 블럭도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치를 나타낸 블럭도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치가 적용된 다상 태양광 발전기에서의 각 상의 출력 상태를 나타낸 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
310...단상 태양광 발전부 320...다상 태양광 발전부
330...MPPT부 331...출력 전력 비교부
333...MPPT 실행부

Claims (4)

  1. 3상 선로에 적용되는 3개의 단상 태양광 발전부의 출력을 평형시키기 위한 태양광 발전 제어 장치로서,
    3상 선로에 각각 연결된 3개의 단상 태양광 발전부 ― 상기 단상 태양광 발전부 각각은 태양 전지와 단상 전력 변환기를 포함함 ―; 및
    상기 3개의 단상 태양광 발전부와 통신가능하게 연결되며, 상기 3개의 단상 태양광 발전부로부터 3개의 태양 전지의 출력 전력값을 수신하고, 수신된 출력 전력값을 이용하여 상기 3개의 단상 태양광 발전부에 대해 최대 전력 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하기 위한 MPPT부를 포함하고,
    상기 MPPT부는 상기 3개의 태양 전지의 출력 전력값 중 가장 작은 값을 기준 값으로 결정하고, 3개의 단상 전력 변환기로 하여금 상기 기준 값에 해당하는 전력을 출력하도록 제어하는, 태양광 발전 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 MPPT부는
    상기 단상 태양광 발전부 각각의 태양 전지의 출력 전력값을 비교하여 가장 작은 값을 추출하는 출력 전력 비교부; 및
    상기 추출된 값을 기준 값으로 하여 최대 전력 추적 제어를 상기 단상 전력 변환기에 대하여 수행하는 MPPT 실행부를 포함하는 태양광 발전 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 MPPT 실행부는 상기 3개의 단상 태양광 발전부 각각에 형성되는 태양광 발전 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 MPPT부는 상기 3개의 단상 태양광 발전부의 상기 단상 전력 변환기 중 적어도 하나에 일체로 형성되는 태양광 발전 제어 장치.
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