KR101087823B1 - 최대전력점 추종 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 최대 전력점 추종 방법은, 현재 측정 시점 및 이전 측정 시점에서의 측정된 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계; 전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 감소시키는 것으로 확정하고, 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 증가시키는 것으로 확정하는 단계; 및 상기 결정된 다음 전압 지령치에 따라 태양 전지의 출력 전압을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

최대전력점 추종 방법{Maximum Power Point Tracking Method}
본 발명은 태양광 발전에서의 최대전력점 추종 방법에 관한 것으로, 특히, 태양광 발전 시스템의 계통연계형 인버터에서 수행될 수 있는 최대전력점 추종 방법에 관한 것이다.
계통 연계형 태양광발전 시스템에 있어서 필요한 제어 알고리즘에는 최대 전력점 추종(MPPT)제어, DC-DC 컨버터 입력전류제어, PLL제어, 직류링크전압제어, 인버터 출력전류제어, 고립운전방지, 보호 기술로 구분할 수 있다.
최대 전력점 추종(MPPT)제어는 태양광에너지의 전력이 일사량과 온도에 따라 비선형 특성을 가지므로 최대 전력점을 찾아 효율을 최대화하는 제어 방법이다. 최대 전력점 추종제어를 통해 발생된 DC-DC 컨버터의 입력기준전류를 통하여 DC-DC 컨버터 입력전류제어를 수행한다. PLL 제어는 계통 전압의 위상을 검출하여 인버터의 출력기준전류를 만드는데 사용한다. 그리고, 직류링크전압제어는 인버터의 직류링크전압을 일정하게 제어하는 것으로, 인버터 출력기준전류의 크기를 생성하게 된다. 또한 PLL제어와 직류링크 전압제어를 통해 발생한 위상과 크기를 통해 인버터 출력 기준 전류를 발생하여 인버터 출력전류제어를 실시하게 된다.
이들 중 상기 최대전력점 추종(MPPT) 제어는, 다른 제어 보다 우선 수행되므로, 신속하면서도 정확할 것이 요구된다.
본 발명은 태양광 발전 시스템을 위한 신속하고 정확한 최대전력점 추종 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 일사량이 변하는 것을 반영할 수 있는 최대전력점 추종 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 최대전력점 추종 방법은, 현재 측정 시점(현재 시점) 및 그 직전 측정 시점(이전 시점)에서의 측정된 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계; 전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 감소시키는 것으로 확정하고, 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 증가시키는 것으로 확정하는 단계; 및 상기 결정된 다음 전압 지령치에 따라 태양 전지의 출력 전압을 조정하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 태양 전지 시스템은, 태양전지판, 상기 태양전지판에서 발전되는 전력의 전기적 특성을 측정하는 측정부, 상기 태양전지판에서 발전된 전력을 DC-DC 변환하는 DC-DC 변환기, 및
상기 태양전자판에서 발전되는 전력에 대한 최대 전력점 추종 방법을 수행하기 위해, 현재 시점 및 이전 측정 시점에서의 측정된 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계; 전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 감소시키는 것으로 확정하고, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 증가시키는 것으로 확정하는 단계; 및 상기 결정된 다음 전압 지령치에 따라 태양 전지의 출력 전압을 조정하는 단계를 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 구성에 따른 본 발명의 최대 전력점 추종 방법을 실시함에 의해 태양광 발전 시스템에 일사량이 변하는 것은 신속하고 정확하게 반영할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 P&O 최대 전력점 추종 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 정상적인 상황에서 도 1의 최대 전력점 추종 방법에 따라 최대 전력점 추종 원리를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최대 전력점 추종 방법을 도시한 흐름도.
도 5는 비정상적인 상황에서 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종 방법에 따라 최대 전력점 추종 원리를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 최대 전력점 추종 방법을 수행하는 태양 전지 시스템을 도시한 블록도.
본 발명은 일사량이 변화할 때 잘못된 최대 전력 점을 추종하는 경우를 벗어나기 위해 P&O(Perturbation and Observation) 최대 전력점 추종 기술을 추가적으로 개선한 형태의 발명이다.
도 1은 Perturbation and Observation 라는 대표적인 최대 전력점 추종 기법을 나타낸다. 먼저 일정한 시간 간격을 두고 태양 전지의 전압과 전력을 측정한다. 전력의 경우 전압 측정값 및 전류 측정값으로부터 계산되는 것이 일반적이나, 편의상 전력 측정이라 칭하겠다.
도시한 바와 같이, 다음 측정 시점(k+1)에 대한 전압 지령치(Vr(k+1))를 결정하기 위해, 현재 전력(P(k))과 이전 전력(P(k-1))을 비교하는 단계(S210); 현재 전압(Vc(k))과 이전 전압(Vc(k-1))을 비교하는 단계(S220); 현재 전력(P(k))이 더 크고, 현재 전압(Vc(k))이 더 크면, 현재 전압 지령치(Vr(k))를 증가시킨 값으로 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 결정하는 단계(S290); 현재 전력(P(k))이 더 크고, 이전 전압(Vc(k-1))이 더 크면, 이전 전압 지령치(Vr(k))를 감소시킨 값으로 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 결정하는 단계(S280); 이전 전력(P(k-1))이 더 크고, 현재 전압(Vc(k))이 더 크면, 이전 전압 지령치(Vr(k))를 감소시킨 값으로 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 결정하는 단계(S260); 및 이전 전력(P(k-1))이 더 크고, 이전 전압(Vc(k-1))이 더 크면, 이전 전압 지령치(Vr(k))를 증가시킨 값으로 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 결정하는 단계(S270)를 포함한다.
만약, 이전 시점(k-1)에 측정된 전력(P(k-1))과 현재 시점(k)에 측정된 전력(P(k))에 변화가 없다면, 태양 전지의 전압 지령치를 그대로 유지하게 된다(S210, S500). 반면, 그렇지 않다면, 이전 시점(k-1)에 측정된 전력(P(k-1))에 비해 현재 시점(k)에 측정된 전력(P(k))이 증가하였는지, 혹은 감소하였는지를 판별한다(S220). 또한, 이때의 태양 전지의 현재 전압(V(k))이 태양 전지의 이전 전압(V(k-1))에 비해 증가하였는지, 혹은 감소하였는지를 판단한다(S230, S240).
만약, 측정된 전압 및 전력이 증가하였다면, 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 증가시킨다(S290). 또는, 전력은 증가하였는데 전압은 감소하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 감소시킨다(S280). 또한 전력은 감소하고 전압도 감소하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 증가시키고(S270), 전력이 감소하고 전압은 증가하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 감소시킨다(S260).
도 2에서는 태양 전지의 PV 특성곡선을 나타낸 것으로 일사량이 일정할 경우 태양 전지는 이러한 특성 곡선 하에서 동작하게 된다.
도 1의 최대 전력점 추종 방식은 먼저 일정한 시간 간격을 두고, 태양 전지의 전압과 전류를 측정하고, 태양 전지의 전력을 계산한다. 만약 이전의 전력과 현재의 전력에 변화가 없다면 태양 전지의 전압 지령치를 그대로 유지하게 된다.
이때 이전의 전력과 현재의 전력에 변화가 있다면 이전의 전력에 비해 현재의 전력이 증가하였는지, 혹은 감소하였는지를 판별하고, 또한 이때의 태양 전지의 전압이 이전의 태양 전지의 전압에 비해 증가하였는지, 혹은 감소하였는지를 판별한다. 만약 전력이 증가하고 전압이 증가하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 증가시킨다.
또는 전력은 증가하였는데 전압은 감소하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 감소시킨다. 또한 전력은 감소하고 전압도 감소하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 증가시키고, 전력이 감소하고 전압은 증가하였다면 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 감소시킨다. 이렇게 정해진 태양 전지의 전압 지령치에 따라 계통연계형 인버터가 동작하여 최대 전력점을 추종하게 된다.
도 1에 도시한 최대 전력점 추종 방법의 경우 일사량이 일정할 경우에는 최대 전력점을 추종하는데 가장 간단하고 효과적인 방법이다. 하지만 실제로는 일사량은 기후에 따라 계속해서 변화하게 되고 특정한 조건에서는 최대 전력점을 추종하지 못하거나 그 시간이 오래 걸리게 된다. 특히, 날씨의 변화가 심한 날의 경우, 일사량이 낮아졌다가 높아지는 경우, 태양 전지의 전압 지령치를 일정량 감소시킨 경우 태양 전압은 이전의 전압에 비해 감소하였지만 일사량은 증가하였으므로 태양 전력은 오히려 증가하게 되어 사실은 태양 전지의 전압 지령치를 증가시켜야 하지만 오히려 감소시키게 되고 또 일사량이 증가하면서 태양 전력은 증가하게 되므로 계속해서 태양 전지의 전압 지령치를 감소시키게 되어 실제 최대 전력점과 반대로 움직이게 되는 문제점을 가지고 있다. 물론, 전압 지령치의 최대 및 최소값을 설정하여, 이를 벗어나는 경우, 최대 전력점 추종 제어를 리셋시킬 수 있지만, 이 경우, 최대 전력점 추종에 기복이 발생하게 된다.
도 3은 본 발명에서 제안한 개선된 최대 전력점 추종 방법을 도시한다.
도시한 최대 전력점 추종 방법은, 현 측정 시점(k) 및 그 직전 측정 시점(k-1)에서의 측정된(S100) 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 임시 결정하는 단계(S200); 전압 지령치(Vr)의 증가 또는 감소의 연속 회수를 확인하는 단계(S300); 전압 지령치(Vr)의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))는 감소시키는 것으로 확정하고, 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))는 증가시키는 것으로 확정하는 단계(S400); 및 상기 결정된 다음 전압 지령치에 따라 태양광 발전 모듈의 출력 전압을 조정하는 단계(S500)를 포함한다.
상기 S100 단계 및 S200 단계는 도 1의 P&O 방식의 최대 전력점 추종의 경우와 동일하다. 다만, 도 3의 경우 S200 단계에서는 다음 전압 지령치가 임시 결정됨에 차이가 있을 뿐이다. 도시한 S260 단계 내지 S290 단계 중 하나의 단계에서 다음 시점의 태양 전지의 전압 지령치(Vr(k+1))가 정해지면, 상기 S300 단계 및 S400 단계에서 상기 전압 지령치(Vr(k+1))의 증가/감소 추이를 파악한다.
즉, 상기 S300 단계에서는, 현재 시점(k)에서 다음 시점(k+1) 사이에 전압 지령치가 증가 또는 감소하는가를 판별하고, 상기 판별 결과, 태양 전지의 전압 지령치(Vr)가 계속해서 증가, 혹은 감소하였다면, 태양 전지 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 증가시킨다. 반면, 그렇지 않은 경우 태양 전지 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 0으로 초기화한다.
구체적으로, 상기 S300 단계는, 태양 전지의 이전 시점(k-1)의 전압 지령치(Vr(k-1))와 현재 시점(k)의 전압 지령치(Vr(k))를 비교하는 단계(S310); 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))와 다음 시점(k)의 전압 지령치(Vr(k+1))를 비교하는 단계(S320, S330); 상기 현재 전압 지령치가(Vr(k)) 상기 이전 전압 지령치(Vr(k-1)) 보다 크고, 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))가 상기 현재 전압 지령치(Vr(k)) 보다 크면, 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 증가시키는 단계(S380); 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))가 상기 이전 전압 지령치(Vr(k-1)) 보다 크고, 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))가 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1)) 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 0으로 리셋하는 단계(S370); 상기 이전 전압 지령치(Vr(k-1))가 상기 현재 전압 지령치(Vr(k)) 보다 크고, 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))가 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1)) 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 증가시키는 단계(S380); 및 상기 이전 전압 지령치(Vr(k-1))가 상기 현재 전압 지령치(Vr(k)) 보다 크고, 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))가 상기 현재 전압 지령치(Vr(k)) 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)를 0으로 리셋하는 단계(S370)를 포함할 수 있다.
다음, S400 단계에서는, 태양 전지 전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 기준 회수(n) 보다 연속되면, 상기 S200 단계에서 임시 결정된 전압 지령치의 증가 또는 감소의 방향을 바꾸어 주어, 전압 지령치를 확정한다.
구체적으로 상기 S400 단계는, 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)와 소정 기준 회수(n)를 비교하는 단계(S410); 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)가 더 크고, 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))가 상기 현재 전압 지령치(Vr(k)) 보다 크면, 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))를 감소시킨 값으로 확정하는 단계(S440); 상기 전압 지령치 카운터(Vr_cnt)가 더 크고, 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))가 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1)) 보다 크면, 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 상기 현재 전압 지령치(Vr(k))를 증가시킨 값으로 확정하는 단계(S430); 및 상기 소정 기준 회수(n)가 더 크면, 상기 임시 결정된 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 확정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S440 단계에서는, 증가된 값으로 임시 결정된 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 감소로 전환시키기 위하여, 임시 결정된 다음 전압 지령치(Vr(k+1))에 증감계수 C의 2배를 빼 주고, 상기 S430 단계에서는, 감소된 값으로 임시 결정된 전압 지령치를 증가로 전환시키기 위하여, 임시 결정된 다음 전압 지령치(Vr(k+1))에 증감계수 C의 2배를 더해 줄 수 있다.
도시한 S500 단계에서는, 상기 S400 단계에서 확정된 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 리턴하며, 태양광 발전 시스템의 인버터(혹은 컨버터)는 상기 다음 전압 지령치(Vr(k+1))로 태양광 발전을 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종 방법을, 일반적인 P&O 최대 전력점 추종 과정 및 본 발명에서 제안하는 과정들을 명확히 구분하여 나타내기 위한 흐름도이다. 도 3에 도시한 과정 그대로 구현하면, 동일 단계가 수차례 반복 수행되는데, 실제로는 동일 단계는 가장 앞서 1번만 수행되고, 그 후에는 앞서 수행한 결과에 따라 정해진 단계들을 수행한다. 구체적으로, S310 단계에서의 판단 결과는, 상기 S260 단계 내지 S290 단계들 중 어느 것을 경유하였는가에 따라 이미 결정된 것이며, S420 단계에서는 S320 단계 또는 S330 단계에서 수행한 것을 다시 수행한다.
도 4는 도 3의 중복되는 동일한 단계들을 반복 수행하지 않는 형태로 표현한 흐름도이다. 또한, 도 4에서는, 현재 전압과 이전 전압이 동일 범위 내에 있다면, 이전 전압 지령치를 다음 전압 지령치로 확정하는 단계(S1230, S1240, S1299)를 더 포함하는 것에도 차이가 있다.
도 5는 정상적인 상황에서 최대 전력점 추종 경로(9), 비정상적인 상황에서 최대 전력점 추종 경로(10), 비정상적인 상황에서 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종 경로(11)을 개략적으로 표현한 것이다.
일사량이 낮은 상태에서 최대 전력 점에서 동작하고 있는 상황에서 일사량이 급격히 증가하게 되면 태양 전지의 특성곡선이 점차 증가하게 되는데, 정상적인 경우(태양전지의 현재 전압 지령치가 증가된 경우)에는 도시한 바와 같이 최대 전력 점을 추종하게 된다(line 9).
그러나, 태양 전지의 현재 전압 지령치(Vr(k))를 감소시킨 상황에서, 일사량이 급격히 증가하는 경우에는 태양 전압이 감소했음에도 전력은 증가하였으므로, 도 1의 알고리즘에 따라, 태양 전지의 다음 전압 지령치(Vr(k+1))를 감소시키게 되고, 다음번 최대 전력점 추종 과정에서도 전력은 증가하므로 계속해서 태양 전지의 전압 지령치는 감소하게 되어 실질적인 최대 전력 점에서 점점 멀어지게 된다(line 10). P&O 기법만으로 본다면 이것은 정상적인 동작이지만 실제로는 잘못된 동작이 되어, 최대 전력점에 도달하는데 많은 시간을 소요하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력점 추종의 경우, line 10과 같은 비정상적인 상황에서도, 일정한 방향으로 태양 전지의 전압 지령치가 계속될 경우, 태양 전지의 전압 지령치를 반대 방향으로 바꿔주어(line 11) 실제의 최대 전력 점으로 빠르게 추종하도록 하는 방식이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 태양전지 시스템은, 태양전지판(10), 측정부(20), DC-DC 변환기(30), 및 PWM 제어기(44)와 DA 변환기(43) 및 마이콤(41)으로 구성된 제어부(40)를 포함하여 태양전지판(10)의 최대 전력점을 추적하고 DC-DC 변환기(30)에 의해 정류한 후 부하(도면 중 미도시)에 인가하는 것이다.
부하는 인공위성의 충전 배터리, 전열시스템, 전기 모터, 상용 AC 시스템 등 또는 이들 부하의 결합체일 수 있다.
태양전지판(10)은 아몰퍼스 실리콘, 미결정 실리콘, 결정 실리콘, 단결정 실리콘 등의 반도체, 화합물 반도체 등을 포함하는 태양전지로 구성될 수 있다. 일반적으로, 복수의 태양전지를 직/병렬 형태로 조합하여 설정 전압 및 전류를 얻을 수 있도록 어레이 또는 스트링 형태로 배열한다.
측정부(20)는, 태양 전지판(10)의 전압과 전류를 측정하는 것으로 전압 측정기(21)와 전류 측정기(22)로 구성된다. 측정부(20)의 회로 구성을, 전압 측정기(21)는 두 개의 저항을 사용한 전압 분배기(Voltage Divider)로 구성되고, 전류 측정기(22)는 낮은 저항치를 가지는 측정 저항과 연산증폭기, 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transister, BJT)로 구성될 수 있다.
만약, 태양 전지판(10)에서 공급되는 최대 전압이 약 24.5V일 경우 전압 측정기(21)의 출력은 5V 이내로 제한하는 것이 바람직하므로, 전압 측정기(21)의 저항 R1과 R2는 저항값 비를 1:4로 구성한다.
전압 측정기(21)와 전류 측정기(22)의 출력은 A/D 변환기(A/D converter;U2)의 아날로그 입력 핀(AIN.D, AIN.C)으로 연결된다. A/D 변환기(U2)는 마이콤(41)의 제어를 받아 아날로그 입력을 디지털로 변환하며 1-Wire 인터페이스를 가진다.
DC-DC 변환기(30)는 태양전지판(10)의 직류전원을 전력 변환하여 부하로 공급하는 것으로 자기 소거형 스위칭 장치로 구성되고, DC-DC 변환기(DC-DC Converter;30)의 전력흐름, 입출력 전압, 출력 주파수는 게이트 펄스의 시비율 또는 온/오프 속도 조정으로 제어할 수 있다. DC-DC 변환기(30)는 여러 가지 형태가 있지만 인공위성의 배터리 충전 전압과 태양 전지판의 최대 전력점 전압을 고려하였을 때 강압형인 Buck Topology를 적용하는 것이 바람직하다.
일반적인 DC-DC 변환기는 일정 범위의 입력 전력을 고정된 출력 전력으로 변환하는 것을 목적으로 하지만, 본 발명의 DC-DC 변환기(30)는 태양전지와 연결된 입력 전력을 제어하는데 목적을 둔다. DC-DC 변환기(30)는 펄스폭 변조신호의 시비율이 증가하면 단락 시간이 증가하여 출력 전류가 증가하고, 시비율이 감소하면 단락시간이 감소하여 출력 전류가 감소한다. P=VI이므로 출력 전류가 증가하면 전압이 낮아지고, 출력 전류가 감소하면 전압이 증가한다.
따라서, 태양전지판(10)의 출력 전압이 최대 전력점 전압보다 높으면 마이콤은 펄스폭 변조신호의 시비율을 증가시키므로, DC-DC 변환기(30)는 단락시간이 증가하여 태양전지판(10)에서 부하로 제공되는 출력 전류가 증가하고, 태양전지판(10)의 출력 전압은 낮아진다. 태양전지판(10)의 출력 전압이 최대 전력점 전압보다 낮으면 마이콤은 펄스폭 변조신호의 시비율을 감소시키므로, DC-DC 변환기(30)는 내부스위치 단락시간이 감소하면서 태양전지판(10)에서 부하로 제공되는 출력 전류가 감소하므로 태양전지판(10)의 출력 전압은 높아진다.
상기 제어부(40)에서 본 발명의 사상에 따른 최대 전력점 추종 방법이 수행될 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
태양전지판...10 측정부...20
DC-DC 변환기...30 제어부...40

Claims (8)

  1. 현재 시점 및 이전 측정 시점에서의 측정된 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계;
    전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 감소시키는 것으로 확정하고, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 증가시키는 것으로 확정하는 단계; 및
    상기 확정하는 단계에서 확정된 다음 전압 지령치에 따라 태양 전지의 출력 전압을 조정하는 단계를 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계 이후,
    상기 전압 지령치의 증가 또는 감소의 연속 회수를 확인하는 단계를 더 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전압 지령치의 증가 또는 감소의 연속 회수를 확인하는 단계는,
    이전 전압 지령치와 현재 전압 지령치를 비교하는 단계;
    상기 현재 전압 지령치와 상기 다음 전압 지령치를 비교하는 단계;
    상기 현재 전압 지령치가 상기 이전 전압 지령치 보다 크고, 상기 다음 전압 지령치가 상기 현재 전압 지령치 보다 크면, 전압 지령치 카운터를 증가시키는 단계;
    상기 현재 전압 지령치가 상기 이전 전압 지령치 보다 크고, 상기 현재 전압 지령치가 상기 다음 전압 지령치 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터를 리셋하는 단계;
    상기 이전 전압 지령치가 상기 현재 전압 지령치 보다 크고, 상기 현재 전압 지령치가 상기 다음 전압 지령치 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터를 증가시키는 단계; 및
    상기 이전 전압 지령치가 상기 현재 전압 지령치 보다 크고, 상기 다음 전압 지령치가 상기 현재 전압 지령치 보다 크면, 상기 전압 지령치 카운터를 리셋하는 단계를 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 지령치를 확정하는 단계는,
    상기 전압 지령치 카운터와 소정 기준 회수를 비교하는 단계;
    상기 전압 지령치 카운터가 더 크고, 상기 다음 전압 지령치가 상기 현재 전압 지령치 보다 크면, 상기 다음 전압 지령치를 현재 전압 지령치를 감소시킨 값으로 확정하는 단계;
    상기 전압 지령치 카운터가 더 크고, 상기 현재 전압 지령치가 상기 다음 전압 지령치 보다 크면, 상기 다음 전압 지령치를 상기 현재 전압 지령치를 증가시킨 값으로 확정하는 단계; 및
    상기 소정 기준 회수가 더 크면, 상기 임시 결정된 다음 전압 지령치를 확정하는 단계를 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계는,
    현재 전력과 이전 전력을 비교하는 단계;
    현재 전압과 이전 전압을 비교하는 단계;
    상기 현재 전력이 더 크고, 상기 현재 전압이 더 크면, 상기 이전 전압 지령치를 증가시켜 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계;
    상기 현재 전력이 더 크고, 상기 이전 전압이 더 크면, 상기 이전 전압 지령치를 감소시켜 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계;
    상기 이전 전력이 더 크고, 상기 현재 전압이 더 크면, 상기 이전 전압 지령치를 감소시켜 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계; 및
    상기 이전 전력이 더 크고, 상기 이전 전압이 더 크면, 상기 이전 전압 지령치를 증가시켜 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계를 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 현재 전력과 상기 이전 전력이 동일 범위 내에 있다면, 상기 이전 전압 지령치를 상기 다음 전압 지령치로 확정하는 단계를 더 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 현재 전압과 상기 이전 전압이 동일 범위 내에 있다면, 상기 이전 전압 지령치를 상기 다음 전압 지령치로 확정하는 단계를 더 포함하는 최대 전력점 추종 방법.
  8. 태양전지판,
    상기 태양전지판에서 발전되는 전력의 전기적 특성을 측정하는 측정부,
    상기 태양전지판에서 발전된 전력을 DC-DC 변환하는 DC-DC 변환기, 및
    상기 태양전자판에서 발전되는 전력에 대한 최대 전력점 추종 방법을 수행하기 위해,
    현재 시점 및 이전 측정 시점에서의 측정된 전압 및 전력을 이용하여 다음 전압 지령치를 임시 결정하는 단계;
    전압 지령치의 증가 또는 감소가 소정 회수 이상 연속되었으면, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 증가하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 감소시키는 것으로 확정하고, 상기 전압 지령치를 임시 결정하는 단계에서 감소하는 것으로 임시 결정된 상기 다음 전압 지령치는 증가시키는 것으로 확정하는 단계; 및
    상기 확정하는 단계에서 확정된 다음 전압 지령치에 따라 태양 전지의 출력 전압을 조정하는 단계를 수행하는 제어부를 포함하는 태양 발전 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101246810B1 (ko) 2012-04-09 2013-03-26 충북대학교 산학협력단 이분법을 이용한 태양전지의 최대 전력점 추종 방법

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI438602B (zh) * 2011-12-02 2014-05-21 Ind Tech Res Inst 最大功率點追蹤控制器、最大功率點追蹤系統和最大功率點追蹤方法
KR101629040B1 (ko) * 2011-12-19 2016-06-10 엘에스산전 주식회사 최대 출력점 추종 방법
TWI461882B (zh) * 2012-09-18 2014-11-21 Univ Nat Taiwan 太陽能模組系統之多點直接預測最大功率點追蹤方法及太陽能模組陣列之控制裝置
KR101256433B1 (ko) * 2012-12-06 2013-04-23 주식회사 광명전기 Pv 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템
CN103257667A (zh) * 2012-12-11 2013-08-21 苏州大学 一种光伏系统最大功率点跟踪技术
KR101905586B1 (ko) 2012-12-21 2018-10-10 한국전자통신연구원 최대 전력 추출 장치
US9847751B2 (en) 2014-07-30 2017-12-19 International Business Machines Corporation Techniques for optimizing photo-voltaic power via inductive coupling
KR101595060B1 (ko) * 2014-10-01 2016-02-17 한국에너지기술연구원 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 기능을 구비한 인버터장치 및 상기 인버터장치의 동적최대전력지점 추종 방법
CN104765402A (zh) * 2015-01-26 2015-07-08 闫朝阳 单级式光伏并网逆变器的钟摆式mppt算法
CN104950983B (zh) 2015-06-30 2016-12-14 广东美的制冷设备有限公司 太阳能电池最大功率点跟踪装置和跟踪方法
CN105135569A (zh) * 2015-09-11 2015-12-09 广州华凌制冷设备有限公司 光伏空调系统及其控制方法
US9991715B1 (en) 2017-03-09 2018-06-05 Industrial Technology Research Institute Maximum power point tracking method and apparatus
JP6887667B2 (ja) * 2017-03-28 2021-06-16 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 電力制御システム
CN111845418B (zh) * 2020-06-30 2022-03-22 深圳供电局有限公司 光伏充电站

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757320B1 (ko) 2006-05-09 2007-09-11 창원대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템의 센스리스 엠피피티(ｍｐｐｔ)제어장치 및 그 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109569B2 (ja) 1993-08-19 1995-11-22 三洋電機株式会社 太陽電池の最大電力制御方法
JP3484506B2 (ja) 1994-11-21 2004-01-06 オムロン株式会社 電力制御装置及びそれを用いた発電システム
KR0164530B1 (ko) 1996-05-15 1999-03-20 김광호 최대 전력점 검출회로
JPH10207560A (ja) 1997-01-23 1998-08-07 Hitachi Ltd 太陽光発電システム
JP2002271991A (ja) 2001-03-14 2002-09-20 Kyocera Corp 太陽光発電システム、太陽光発電システムの起動方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP4457692B2 (ja) * 2004-02-23 2010-04-28 パナソニック電工株式会社 最大電力追尾制御方法及び電力変換装置
KR100763135B1 (ko) 2006-01-27 2007-10-02 엘에스산전 주식회사 태양광 발전 시스템 및 그 제어방법
CN2919127Y (zh) * 2006-04-28 2007-07-04 上海森昌电气科技有限公司 太阳能电池最大功率点跟踪装置
CN101599724B (zh) 2009-07-24 2011-03-23 中环光伏系统有限公司 一种用于太阳能光伏发电系统的mppt控制装置及方法
KR101311528B1 (ko) * 2009-12-11 2013-09-25 한국전자통신연구원 태양전지의 최대전력 추출 장치 및 방법
KR101173856B1 (ko) * 2010-09-13 2012-08-14 삼성에스디아이 주식회사 최대 전력점 추종 장치 및 방법, 이를 이용한 계통 연계형 전력 저장 시스템의 운전 방법
KR101297833B1 (ko) * 2011-09-22 2013-08-26 카코뉴에너지 주식회사 적응적 최대 전력점 추종 기능을 가진 태양광 발전 시스템 및 그 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757320B1 (ko) 2006-05-09 2007-09-11 창원대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템의 센스리스 엠피피티(ｍｐｐｔ)제어장치 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101246810B1 (ko) 2012-04-09 2013-03-26 충북대학교 산학협력단 이분법을 이용한 태양전지의 최대 전력점 추종 방법

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