KR101256433B1 - Photovoltaic system of maximum power point tracking mode using pv current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar power generation system of the maximum power point tracking method using PV current.
최신 몇 년 동안, 에너지 위기와 관련한 문제는 점점 격화하고 있다. 사람들은 전통적인 발전(發電) 방식으로 인한 화석 연료 고갈 및 환경 문제에 매우 염려하고 있다. 새로운 전력 에너지원에 뜻 깊은 연구 활동은 전 세계에서 진행 중에 있다. 그 결과로, 광기전성 패널(Photovoltaic panel) 및 풍력 발전기와 같은 갱신할 수 있는 에너지원의 비용은 떨어지고 그 성능은 향상되고 있다. 지금까지, 태양광 발전 시스템은 축전지 충전, 급수 펌프 구동, 가정 전력 공급 및 인공위성 전원 시스템 등에 주로 이용되고 있다. 이러한 태양광 발전 시스템의 중요한 이점은 무한한 에너지원인 태양에 의해 공급되어 청결하고, 정비가 필요 없고, 대기오염이 없다는 것이다.In recent years, the problem with the energy crisis is intensifying. People are very concerned about fossil fuel depletion and environmental issues caused by traditional power generation. Significant research activities on new power energy sources are underway around the world. As a result, the cost of renewable energy sources such as photovoltaic panels and wind generators is falling and their performance is improving. Until now, solar power systems have been mainly used for charging batteries, driving water pumps, home power supplies, and satellite power systems. An important advantage of this photovoltaic system is that it is supplied by the sun, an infinite source of energy, clean, maintenance free, and free of air pollution.
광기전성 패널의 출력 특성은 태양광의 조사량 및 온도에 따라 변하는 것으로 알려져 있다. 또한, 광기전성 패널은 출력 전력(Ppv)에 대한 비선형 출력 전류 또는 전압 특성을 가진다. 그런 만큼, 태양광 발전 시스템은 광기전성 패널로부터 가능한 최대 전력을 추출할 수 있어야 한다. 따라서, 태양광 발전 시스템은 광기전성 패널의 최대 전력점(MPP; Maximum Power Point)에서 작동되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 태양광 발전 시스템에는 최대 전력점 추적 알고리즘(Maximum Power Point Tracking (MPPT) Algorism)이 적용되고 있다.The output characteristics of photovoltaic panels are known to vary with the amount of sunlight and temperature. In addition, the photovoltaic panel has a nonlinear output current or voltage characteristic with respect to the output power Ppv. As such, the photovoltaic system must be able to extract the maximum possible power from the photovoltaic panel. Thus, the photovoltaic system is preferably operated at the maximum power point (MPP) of the photovoltaic panel. To this end, a maximum power point tracking (MPPT) algorithm is applied to a solar power system.
상기 광기전성 패널의 최대 전력 점은 대기의 상태에 따라 변하게 된다. 그런 만큼, MPPT 알고리즘에 의하여 태양광 발전 시스템의 제어에 사용되는 광기전성 패널의 출력 전류 또는 출력 전압에 대한 기준값도 대기의 상태에 따라 변경되어야만 한다. 이를 해결하기 위하여, 전통적인 P&O (Perturbation and Observation) MPPT 알고리즘과 개선된 P&O MPPT 알고리즘이 간단한 구조 및 용이한 실시 때문에 태양광 발전 시스템에 주로 이용되고 있다. 그러나, 상기 전통적인 P&O MPPT 알고리즘 및 상기 개선된 P&O MPPT 알고리즘은 최고 전력점 주위에서의 진동, 느린 응답 속도, 그리고 일사량 및 외부 온도의 급속한 변화에 따라 틀린 방향으로의 추적과 같은 결점들을 야기한다.The maximum power point of the photovoltaic panel changes with the state of the atmosphere. As such, the reference value for the output current or output voltage of the photovoltaic panel used to control the photovoltaic system by the MPPT algorithm must also be changed according to the state of the atmosphere. In order to solve this problem, the traditional P & O MPPT algorithm and the improved P & O MPPT algorithm are mainly used in photovoltaic power generation systems because of the simple structure and easy implementation. However, the traditional P & O MPPT algorithm and the improved P & O MPPT algorithm cause drawbacks such as vibrations around the highest power point, slow response speed, and tracking in the wrong direction due to rapid changes in solar radiation and external temperature.
또한, 원리적으로 P&O MPPT 알고리즘의 결점들을 해소할 수 있는 IncCond(Incremental Conductance) MPPT 알고리즘도 태양광 발전 시스템에 사용되고 있다. 그러나, IncCond MPPT 알고리즘은 아날로그 회로를 요구하기 때문에 태양광 발전 시스템의 구성을 복잡하게 한다. 또한, IncCond MPPT 알고리즘은 스위치 고조파의 제거를 위한 RC 회로가 포함되게 하고, 단지 하나의 승산만을 필요로 하는 P&O MPPT 알고리즘들과는 달리 두 개의 제산을 요구한다. 그런 만큼, IncCond MPPT 방식의 태양광 발전 시스템은 응답속도를 한계 이상 향상시키기 어렵다.In addition, IncCond (Incremental Conductance) MPPT algorithms, which can in principle eliminate the shortcomings of the P & O MPPT algorithm, are also used in solar power systems. However, the IncCond MPPT algorithm requires analog circuitry, which complicates the construction of photovoltaic systems. In addition, the IncCond MPPT algorithm allows for RC circuits to eliminate switch harmonics and requires two divisions, unlike P & O MPPT algorithms that only require one multiplication. As such, IncCond MPPT photovoltaic systems are unlikely to improve response speeds beyond their limits.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 상기한 문제점을 해결하기 위한 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.Therefore, embodiments of the present invention relate to a photovoltaic power generation system of the MPPT method using PV current to solve the above problems.
본 실시 예들은 MPP을 빠르게 추종할 수 있는 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템을 제공하는 것이다.The present embodiments provide an MPPT type photovoltaic power generation system using PV current that can quickly follow MPP.
또한, 본 실시 예들은 응답 속도를 한계 이상 향상시킬 수 있는 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템을 제공하는 것이다.In addition, the present embodiment is to provide a photovoltaic power generation system of the MPPT method using PV current that can improve the response speed beyond the limit.
본 발명의 실시 예에 따른 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템은: 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광기전성 패널; 상기 광기전성 패널의 출력 전압을 승압하는 대칭 승압 컨버터; 상기 광기전성 패널의 출력 전압 및 출력 전류를 디지탈 광 출력 전압 및 디지탈 광 출력 전류로 변환하는 A/D컨버터; 상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전압 및 상기 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 디지탈 광 출력 전력을 산출하고, 상기 디지탈 광 출력 전력과 이전의 디지탈 광 출력 전력의 비교 및 상기 디지탈 광 출력 전류와 이전의 디지탈 광 출력 전류의 비교를 수행하고, 그 비교 결과에 따라 일정한 감소 및 증가 보상량 중 어느 하나를 발생하는 최대 전력점 추종부; 상기 최대 전력점 추종부로부터의 상기 보상량을 이용하여 기준전류를 조절하는 기준전류 조절부; 상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류와 상기 A/D 컨버터로부터의 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 충격계수를 조절하는 충격계수 조절부; 상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류와 상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류에 근거하여 상기 최대 전력점 추종부의 동작을 제어하는 최고점 전류 제어기; 및 상기 충격계수 조절부로부터의 상기 조절된 충격계수에 해당하는 펄스 폭을 가지는 PWM 제어 신호를 발생하고 그 PWM 제어 신호를 이용하여 상기 대칭 승압 컨버터의 스위칭 주기를 제어사는 PWM 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic system of an MPPT method using PV current: a photovoltaic panel for converting light energy into electrical energy; A symmetric step-up converter for boosting the output voltage of the photovoltaic panel; An A / D converter for converting an output voltage and an output current of the photovoltaic panel into a digital light output voltage and a digital light output current; Calculate a digital light output power based on the digital light output voltage and the digital light output current from the A / D converter, compare the digital light output power with a previous digital light output power, and compare the digital light output current with A maximum power point follower which performs a comparison of the previous digital light output currents and generates any one of a constant decrease and an increase compensation amount according to the comparison result; A reference current adjusting unit which adjusts a reference current by using the compensation amount from the maximum power point following unit; An impact coefficient controller for adjusting an impact coefficient based on the adjusted reference current from the reference current controller and a digital light output current from the A / D converter; A peak current controller that controls the operation of the maximum power point follower based on the digital light output current from the A / D converter and the regulated reference current from the reference current adjuster; And a PWM controller generating a PWM control signal having a pulse width corresponding to the adjusted shock coefficient from the impact coefficient adjusting unit and controlling the switching period of the symmetric boost converter using the PWM control signal. It is done.
본 발명에 따르면, PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템은 본 발명의 순시 표본 추출 및 최고점 전류 제어를 이용한다. 그런 만큼, MPPT 방식의 태양광 시스템을 MPP를 빠르게 추종할 수 있을 뿐만 아니라 응답속도를 한계 이상 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the MPPT solar system using PV current uses instantaneous sampling and peak current control of the present invention. As such, the MPPT solar system can quickly follow the MPP and improve the response speed beyond the limit.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에서의 광기전성 패널에 포함된 광기전셀의 등가회로이다.
도 3a 및 도 3b는, 온도가 25°이고 일사량 200~1000 W/m2 인 경우, 광기전성 패널(10)의 출력 전류와 출력 전력 대한 터미널 전압 특성들을 설명하는 데이터 시트들이다.
도 4a 및 도 4b는, 온도가 60°이고 일사량 200~1000 W/m2 인 경우, 광기전성 패널(10)의 출력 전류와 출력 전력 대한 터미널 전압 특성들을 설명하는 데이터 시트들이다.
도 5는 도 1에 도시된 대칭 승압 컨버터의 상세 회로도이다.
도 6은 도 1에 도시된 A/D 컨버터의 상세 블록도이다.
도 7은 도 2에 도시된 제1 및 제2 스케일링부를 상세하게 도시하는 상세 블록도이다.
도 8은 도 1에 도시된 충격계수 조절부 및 PWM 제어기를 상세하게 도시하는상세 회로도이다.
도 9는 도 1에 도시된 MPPT부 및 기준전류 조절부에 의하여 수행되는 P&O MPPT 알고리즘의 흐름도이다.
도 10은 도 1에 도시된 MPPT부의 동작영역을 설명하기 위한 광기전성 패널의 출력 전력에 대한 전류 특성 곡선이다.
도 11은 도 1에 도시된 SC부, MPPT부 및 기준 전류값 조절부의 상세하게 도시하는 회로도이다.
도 12는 도 1에 도시된 최고점 전류 제어기의 상세 회로도이다.
도 13a는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전압(Vpv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.
도 13b는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전류(ipv) 및 기준 전류(Iref)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.
도 13c는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전력(Ppv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.
도 14a는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 광기전성 패널의 출력 전압(Vpv)에 대한 출력 전류(ipv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.
도 14b는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 광기전성 패널의 출력 전력(Ppv)에 대한 출력 전류(ipv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다1 is a block diagram showing the configuration of a photovoltaic power generation system of the MPPT method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit of a photovoltaic cell included in the photovoltaic panel of FIG. 1.
3A and 3B are data sheets describing the terminal voltage characteristics of the output current and the output power of the
4A and 4B are data sheets describing the terminal voltage characteristics for the output current and the output power of the
FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the symmetric boost converter shown in FIG. 1.
FIG. 6 is a detailed block diagram of the A / D converter shown in FIG. 1.
FIG. 7 is a detailed block diagram illustrating in detail the first and second scaling units illustrated in FIG. 2.
FIG. 8 is a detailed circuit diagram illustrating in detail the impact coefficient adjusting unit and the PWM controller shown in FIG. 1.
9 is a flowchart of a P & O MPPT algorithm performed by the MPPT unit and the reference current controller shown in FIG.
FIG. 10 is a current characteristic curve of an output power of a photovoltaic panel for explaining an operation region of the MPPT unit shown in FIG. 1.
FIG. 11 is a circuit diagram showing details of the SC unit, the MPPT unit, and the reference current value adjusting unit shown in FIG. 1.
12 is a detailed circuit diagram of the peak current controller shown in FIG.
FIG. 13A is a data sheet illustrating characteristics of the output voltage Vpv of the photovoltaic panel with time obtained through simulation when the amount of insolation rapidly changes.
FIG. 13B is a data sheet illustrating characteristics of the output current ipv and the reference current Iref of the photovoltaic panel over time obtained through simulation when the amount of solar radiation changes rapidly.
FIG. 13C is a data sheet for explaining the characteristics of the output power Ppv of the photovoltaic panel with time obtained through simulation when the solar radiation changes rapidly. FIG.
FIG. 14A is a data sheet for explaining the characteristics of the output current ipv with respect to the output voltage Vpv of the photovoltaic panel obtained through simulation when the solar radiation changes suddenly.
FIG. 14B is a data sheet for explaining the characteristics of the output current ipv with respect to the output power Ppv of the photovoltaic panel obtained through simulation when the solar radiation changes suddenly. FIG.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템이 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, an MPPT solar system according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art can easily implement the present invention. Will be explained. In the detailed description of the embodiments of the present disclosure, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description may be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a photovoltaic power generation system of the MPPT method using PV current according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PV 전류를 이용한 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템은 광기전성 패널(10), 대칭형 승압 컨버터(20), 아날로그/디지탈 (Analog-to-digital; A/D) 컨버터(30), 최고점 전류 제어기(40), MPPT부(50), 단락 전류(Short current; SC) 보상부(60), 기준 전류값 조절부(70), 충격계수 조절부(80) 및 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 제어기(90)을 포함한다.Referring to FIG. 1, an MPPT type photovoltaic power generation system using PV current according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 광기전성 패널(10)은 다수의 광기전셀을 포함한다. 상기 광기전셀은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 p-n 접합 반도체 소자에 해당한다. 이러한 광기전셀은 대략 직류 0.5volt, 2watt미만의 전력을 발생한다. 그런 만큼, 충분히 큰 전력을 제공하기 위하여, 광기전셀들은 직병렬 연결되어야 한다. 이에 따라, 상기 광기전성 패널(10)은 병렬 접속된 다수의 광기전성 모듈을 포함한다. 상기 광기전성 모듈들 각각은 직렬 접속된 광기전셀을 포함한다. 이러한 광기전성 패널(10) 상의 광기전셀은 도 2에 도시된 등가회로와 같이 표현될 수 있다.The
도 2에 있어서, 전류원(Iph)은 광기전력 변환에 의해 생성되는 광기전셀의 광전류이다. 제1 저항(Rj)는 접합부의 비선형 임피던스에 해당한다. 제2 저항(Rsh)는 분로 저항이고, 제3 및 제4 저항(Rs, Ro)는 셀의 직렬 고유저항이다. 통상적으로, 제2 저항(Rsh)의 값은 아주 큰 반면에 제3 저항(Rs)의 값은 아주 작다. 그런 만큼, 분석의 간소화를 위하여 제3 저항(Rs)는 무시될 수 있다. 따라서, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류는 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.In Fig. 2, the current source Iph is the photocurrent of the photovoltaic cell generated by photovoltaic conversion. The first resistor Rj corresponds to the nonlinear impedance of the junction. The second resistor Rsh is a shunt resistor, and the third and fourth resistors Rs and Ro are series intrinsic resistance of the cell. Typically, the value of the second resistor Rsh is very large while the value of the third resistor Rs is very small. As such, the third resistor Rs can be ignored for simplicity of analysis. Therefore, the output current of the
[수학식 1][Equation 1]
Ipv = npIph - nsIrs[exp(qVpv/kTA)-1]I pv = n p I ph -n s I rs [exp (qVpv / kTA) -1]
수학식 1에 있어서, "Ipv"은 광기전셀의 출력 전류(A)이고, "Vpv"는 광기전셀의 출력 전압이다. ns는 직렬로 연결된 광기전셀의 개수이고, np는 병렬로 연결된 광기전성 모듈의 개수이다. "q"는 1.0×10-19(C)인 전자 한 개의 전하량이고, "k"는 1.38×10-23(eV/K)인 볼츠만 상수이다. "A"는 p-n 접합 제조 상수이고, "T"는 광기전셀의 온도(K)이고, "Irs"는 광기전셀의 역 포화 전류이다. 수학식 1에 포함된 제조 상수"A"는 이상적인 접합 특성에 따라 광기전셀들간의 편차를 결정할 수 있다. 상기 광기전셀의 역포화 전류(Irs)는 온도에 따라 변하며, 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.In
[수학식 2]&Quot; (2) "
Irs = Irr(T/Tr)3exp[(qEG/kA)(1/Tr - 1/T)] I rs = I rr (T / T r ) 3 exp [(qE G / kA) (1 / T r -1 / T)]
수학식 2에 있어서, "Tr"은 광기전셀의 기준 온도이고, "Irr"은 Tr에 따른 역포화 전류이고, "EG"는 광기전셀에 이용된 반도체 밴드갭 에너지이다. 광기전셀의 광전류(Iph)는 태양광 일사량 레벨 및 광기전셀의 온도에 따라 변하며, 수학식 3과 같이 산출될 수 있다. In Equation 2, "Tr" is the reference temperature of the photovoltaic cell, "Irr" is the reverse saturation current according to Tr, and "EG" is the semiconductor bandgap energy used for the photovoltaic cell. The photocurrent Iph of the photovoltaic cell varies depending on the solar radiation level and the temperature of the photovoltaic cell, and can be calculated as shown in Equation 3 below.
[수학식 3]&Quot; (3) "
Iph = [Iscr + ki(T-Tr)](S/1000)I ph = [I scr + k i (TT r )] (S / 1000)
수학식 3에 있어서, "Iscr"은 기준 온도와 일사량에 따른 광기전셀의 단락 전류이고, "ki"는 단락 전류 온도 계수이고, "S"는 단위가 W/m2인 일사량 레벨이다.In Equation 3, "Iscr" is a short-circuit current of the photovoltaic cell according to the reference temperature and the solar radiation amount, "ki" is a short-circuit current temperature coefficient, and "S" is an insolation level whose unit is W / m 2 .
상기의 수학식을 통해서, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 특성은 대응되는 매개변수의 항으로부터 계산될 수 있다. 도 3 및 도 4는 PSIM 소프트웨어를 이용하여 여러 가지 다른 태양광 일사량 레벨과 온도의 상태에서 다음 매개변수들을 적용하여 산출되어진 상기 광기전성 패널(10)의 출력 특성들을 설명한다.Through the above equation, the output characteristic of the
Iph=16.18A, Irr=3.94×10-8A, A=1.2, EG=1.12eV, np=2, ns=1080, I ph = 16.18 A, I rr = 3.94 × 10 -8 A, A = 1.2, E G = 1.12 eV, n p = 2, n s = 1080,
Pmax=8600W, Vmax=534.45V, Imax=16.46A, VOC=664V, ISC=17.56AP max = 8600W, V max = 534.45V, I max = 16.46A, V OC = 664V, I SC = 17.56A
도 3a 및 도 3b는, 온도가 25°이고 일사량 200~1000 W/m2 인 경우, 광기전성 패널(10)의 출력 전류와 출력 전력 대한 터미널 전압 특성들을 설명하는 데이터 시트들이고, 도 4a 및 도 4b는, 온도가 60°이고 일사량 200~1000 W/m2 인 경우, 광기전성 패널(10)의 출력 전류와 출력 전력 대한 터미널 전압 특성들을 설명하는 데이터 시트들이다.3A and 3B are data sheets describing the terminal voltage characteristics for the output current and the output power of the
도 3a 및 도 4a에 있어서, 제1 곡선(ipv_01.10)은 일사량이 1000 W/m2일 때의 전류에 대한 전압 특성이고, 제2 곡선(ipv_02.10)은 일사량이 800 W/m2일 때의 전류에 대한 전압 특성이고, 제3 곡선(ipv_03.10)은 일사량이 600 W/m2일 때의 전류에 대한 전압 특성이고, 제4 곡선(ipv_04.10)은 일사량이 400 W/m2일 때의 전류에 대한 전압 특성이고, 제5 곡선(ipv_05.10)은 일사량이 200 W/m2일 때의 전류에 대한 전압 특성이다. 한편, 도 3b 및 도 4b에 있어서, 제1 곡선(P_01.10)은 일사량이 1000 W/m2일 때의 전력에 대한 전압 특성이고, 제2 곡선(P_02.10)은 일사량이 800 W/m2일 때의 전력에 대한 전압 특성이고, 제3 곡선(P_03.10)은 일사량이 600 W/m2일 때의 전력에 대한 전압 특성이고, 제4 곡선(P_04.10)은 일사량이 400 W/m2일 때의 전력에 대한 전압 특성이고, 제5 곡선(P_05.10)은 일사량이 200 W/m2일 때의 전력에 대한 전압 특성이다.In FIGS. 3A and 4A, the first curve ipv_01.10 is a voltage characteristic with respect to current when the solar radiation amount is 1000 W / m 2 , and the second curve ipv_02.10 is an 800 W / m 2 radiation amount. Is the voltage characteristic with respect to the current when the third curve (ipv_03.10) is the voltage characteristic with respect to the current when the solar radiation is 600 W / m 2 , the fourth curve (ipv_04.10) has a 400 W / solar radiation The voltage characteristic with respect to the current when m 2 , and the fifth curve ipv_05.10 is the voltage characteristic with respect to the current when the solar radiation is 200 W / m 2 . Meanwhile, in FIGS. 3B and 4B, the first curve P_01.10 is a voltage characteristic with respect to power when the solar radiation amount is 1000 W / m 2 , and the second curve P_02.10 is 800 W / ray radiation amount. Voltage characteristic for power at m 2 , third curve P_03.10 is voltage characteristic for power when solar radiation is 600 W / m 2 , and fourth curve P_04.10 is 400 for solar radiation. The voltage characteristic with respect to the power at W / m 2 and the fifth curve P_05.10 is the voltage characteristic with respect to the power when the solar radiation is 200 W / m 2 .
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주위 온도 및 태양광 일사량 레벨, 광기전성 패널(10)의 온도를 바꾸어서 광기전성 패널(10)의 출력 특성에 영향을 미치는 바람과 같은 또 다른 요인과 같은 여러 가지 대기의 상태에 따라, 광기전성 패널(10)의 출력 특성은 비선형적으로 변한다는 것은 명백하다. 특정 대기의 상태 하에서 1개의 유일한 최대 전력 점(MPP)이 있다는 것을 도 3b 및 도 4b에 도시된 광기전성 패널의 출력 전력 대한 출력 전압 특성 곡선들로부터 알 수 있다. MPP는 다른 태양광 일사량 레벨, 온도 및 바람에 따라 변화한다, 그런 만큼, 주어진 조건에서 광기전성 패널(10)으로부터 최대 전력을 이끌어내기 위하여서는, 광기전성 패널(10)의 출력 전압(vPV) 또는 출력 전류(iPV)에 근거하여 태양광 발전 시스템이 제어되어야 한다.As shown in Figures 3 and 4, such as other factors such as ambient temperature and solar radiation levels, wind, which alters the temperature of the
도 3a 및 도 4a에 도시된 광기전성 패널(10)의 출력 전류 대한 출력 전압의 곡선에서 볼 수 있듯이, 단락 전류가 태양광 일사량 레벨의 대략 일차 함수이고 개방 회로 전압에는 음의 온도 계수를 갖는 것을 볼 수 있다. 즉, 태양광 일사량 레벨의 변이는 주로 단락 전류에 영향을 미치고, 광기전성 패널(10)의 주위 온도의 변화는 주로 개방 회로 전압에 영향을 미친다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 일사량 변화에 따른 MPP 추적이 광기전성 패널(10)의 출력 전류에 근거하여 실시되게 할 것이다.As can be seen from the curve of the output voltage versus the output current of the
상기 대칭 승압 컨버터(20)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압을 중립 전위(Neutral Potential) 또는 중립 점(Neutral point)에 대칭되는 포지티브 승압 전압(Vp) 및 네가티브 승압 전압(Vm)으로 승압할 수 있다. 또한, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압이 대칭 승압 컨버터(20)의 후단 회로가 요구하는 직류 링크 전압 보다 높은 경우, 상기 대칭 승압 컨버터(20)은 승압 동작을 중지하고 대신 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압을 출력단 쪽으로 그대로 전달(바이패스)할 수 있다. 이러한 대칭 승압 컨버터(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.The symmetric step-up
도 5를 참조하면, 대칭 승압 컨버터(20)는 제1 내지 제3 캐패시터(C11, C12, C13), 제1 및 제2 인덕터(L11, L12), 제1 및 제2 스위치 소자(IG11, IG12), 제1 내지 제4 다이오드(D11~D14), 그리고 제1 및 제2 저항(R11,R12)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the symmetric step-up
상기 제1 캐패시터(C11)는 상기 광기전성 패널(10)의 포지티브 출력 라인과 네가티브 출력 라인 사이에 접속된다. 상기 제1 캐패시터(C11)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압에 포함된 고주파 성분의 잡음을 제거할 수 있다. The first capacitor C11 is connected between the positive output line and the negative output line of the
상기 제1 인덕터(L11)는 상기 광기전성 패널(10)의 포지티브 출력 라인과 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 상기 제2 인덕터(L12)는 상기 광기전성 패널(10)의 네가티브 출력 라인과 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 이러한 제1 및 제2 인덕터(L11,L12)는 광기전성 패널(10)의 출력 전류에 포함된 고주파 성분의 잡음을 억제할 수 있다.The first inductor L11 is connected between the positive output line of the
상기 제1 다이오드(D11)는 상기 광기전성 패널(10)의 상기 포지티브 출력 라인과 포지티브 출력 단자(POT) 사이에 접속된다. 상기 제2 다이오드(D12)는 상기 광기전성 패널(10)의 상기 네가티브 출력 라인과 네가티브 출력 단자(NOT)에 접속된다. 이들 제1 및 제2 다이오드(D11,D12)는, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압이 대칭 승압 컨버터(20)의 후단 회로가 요구하는 직류 링크 전압보다 높은 경우, 상기 광기전성 패널(10)의 상기 포지티브 및 네가티브 출력 라인들 상의 전압들이 상기 포지티브 및 네가티브 출력 단자들(POT,NOT) 쪽으로 그대로 전달되게 할 수 있다.The first diode D11 is connected between the positive output line of the
제3 다이오드(D13)는 상기 제1 노드(N1)와 상기 포지티브 출력 단자(POT) 사이에 접속된다. 이 제3 다이오드(D13)는 제1 노드(N1) 상의 승압된 포지티브 전압이 상기 포지티브 출력 단자(POT) 쪽으로 전달되게 할 수 있다. 또한, 제4 다이오드(D14)는 상기 제2 노드(N2)와 상기 네가티브 출력 단자(NOT) 사이에 접속된다. 이 제4 다이오드(D14)는 제2 노드(N2) 상의 승압된 네가티브 전압이 상기 네가티브 출력 단자(NOT) 쪽으로 전달되게 할 수 있다.The third diode D13 is connected between the first node N1 and the positive output terminal POT. The third diode D13 may cause the boosted positive voltage on the first node N1 to be transferred toward the positive output terminal POT. In addition, the fourth diode D14 is connected between the second node N2 and the negative output terminal NOT. The fourth diode D14 may cause a boosted negative voltage on the second node N2 to be transferred toward the negative output terminal NOT.
상기 제1 스위치 소자(IG11)는 상기 제1 노드(N1)와 중립 전위 라인(NPL) 사이에 접속된다. 이 제1 스위치 소자(IG11)는 상기 PWM 제어기(90)로부터 공급되는 제1 PWM 제어 신호(S11)에 의하여 스위칭 동작, 즉 턴-온/오프(Turn-on/off) 동작을 반복적으로 수행하여 상기 제1 노드(N1) 상에 상기 승압된 포지티브 전압이 나타나게 한다. 비슷하게, 상기 제2 스위치 소자(IG12)는 상기 제2 노드(N2)와 상기 중립 전위 라인(NPL) 사이에 접속된다. 이 제2 스위치 소자(IG12)는 상기 PWM 제어기(90)로부터 공급되는 제2 PWM 제어 신호(S12)에 의하여 스위칭 동작, 즉 턴-온/오프(Turn-on/off) 동작을 반복적으로 수행하여 상기 제2 노드(N1) 상에 상기 승압된 네가티브 전압이 나타나게 한다. 이러한 제1 및 제2 스위치 소자(IG11,IG12)는, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압이 대칭 승압 컨버터(20)의 후단 회로가 요구하는 직류 링크 전압보다 높은 경우, 턴-오프 상태를 지속적으로 유지하여 스위칭 동작을 중단할 수 있다. 이 경우, 상기 PWM 제어기(90)으로부터 공급되는 제1 및 제2 PWM 제어 신호(S11,S12)는 고정된 논리 상태를 지속적으로 유지한다.The first switch element IG11 is connected between the first node N1 and the neutral potential line NPL. The first switch element IG11 repeatedly performs a switching operation, that is, a turn-on / off operation, by the first PWM control signal S11 supplied from the
상기 제2 캐패시터(C12)는 상기 중립 전위 라인(NPL)과 상기 포지티브 출력 단자(POT) 사이에 접속된다. 상기 제3 캐패시터(C13)는 상기 중립 전위 라인(NPL)과 상기 네가티브 출력 단자(NOT) 사이에 접속된다. 이들 제2 및 제3 캐패시터(C12,C13)는 상기 포지티브 및 네가티브 출력 단자(POT,NOT)를 통해 출력될 승압된 포지티브 및 네가티브 전압이 안정되게 한다.The second capacitor C12 is connected between the neutral potential line NPL and the positive output terminal POT. The third capacitor C13 is connected between the neutral potential line NPL and the negative output terminal NOT. These second and third capacitors C12 and C13 stabilize the boosted positive and negative voltages to be output through the positive and negative output terminals POT and NOT.
상기 제1 저항(R11)은 상기 중립 전위 라인(NPL)과 상기 포지티브 출력 단자(POT) 사이에 접속된다. 상기 제2 저항(R12)은 상기 중립 전위 라인(NPL)과 상기 네가티브 출력 단자(NOT) 사이에 접속된다. 이들 제1 및 제2 저항(R11,R12)는 부하 저항의 기능을 할 수 있다.The first resistor R11 is connected between the neutral potential line NPL and the positive output terminal POT. The second resistor R12 is connected between the neutral potential line NPL and the negative output terminal NOT. These first and second resistors R11 and R12 may function as load resistors.
이와 같은 2개의 승압 회로를 포함하는 대칭 승압 컨버터(20)는 입력과 출력의 불균형을 모두 해소하기 위하여 사용될 수 있다. 다시 말하여, 상기 대칭 승압 컨버터(20)는, 상기 광기전성 패널(10)로부터의 입력 전압의 불균형을 조절하기 위하여, 상기 광기전성 패널(10)의 최대 전력 점이 조절되게 하는 형태로 제어될 수 있다. 또한, 상기 포지티브 및 네가티브 전압의 대칭을 위하여, 상기 승압된 포지티브 및 네가티브 출력 전압에 근거하여 조절되는 PWM 제어 신호에 의해 제어될 수도 있다. 그런 만큼, 상기 대칭 승압 컨버터(20)는 비대칭 광기전성 패널 및 그 부하 상태가 제어되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 소스의 전력과 MPP 특성이 다른 공기전성 패널과도 연결 가능하다. 나아가, 상기 대칭 승압 컨버터(20)는 후단에 접속될 수 있는 3상 3레벨 NPC(Neutral-Point-Clamped) 인버터에 대한 해결책이 될수도 있다. 게다가, 비절연 방식의 상기 대칭 승압 컨버터는 단상 인버터와 연계될 수 있어 넓은 범위의 MPP를 다룰 수 있다. 또한, 상기 대칭 승압 컨버터(20)는 입력 전압이 DC 링크 전압보다 더 높은 경우에, 승압 동작을 중단하는 대신 후단의 인버터쪽으로 입력 전력을 그대로 전달할 수 있다. 따라서, 상기 대칭 승압 컨버터(20)는 절연 방식의 승압 컨버터보다 고능률을 달성할 수 있다.The symmetric step-up
한편, 도 5에는 상기 대칭 승압 컨버터(20)에 포함되지 않은 전류 센서(Sid) 및 제1 내지 제3 전압 센서(Svd1~Svd3)가 도시되어 있다. 상기 전류 센서(Sid)는 상기 광기전성 패널(10)의 상기 포지티브 출력 라인의 중간에 설치되어 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)를 감지한다. 상기 제1 전압 센서(Svd1)는 상기 광기전성 패널(10)의 상기 포지티브 및 네가티브 출력 라인들 사이에 설치되어 상기 광기전성 출력 전압(Vpv)을 감지한다. 제2 전압 센서(Svd2)는 상기 포지티브 출력 단자(POT) 및 상기 중립 전위 라인(NPL) 사이에 설치되어 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 출력 전압(Vp)을 감지한다. 제3 전압 센서(Svd3)는 상기 네가티브 출력 단자(NOT) 및 상기 중립 전위 라인(NPL) 사이에 설치되어 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 네가티브 출력 전압(Vm)을 감지한다. 이들 전류 센서(Sid) 및 제1 내지 제3 전압 센서(Svd1~Svd3)는 상기 A/D 컨버터(30)에 포함된 구성요소들이나, 그 설치 위치를 정확하게 나타내기 위하여, 편의상 도 5에 도시되었다.5 illustrates a current sensor Sid and first to third voltage sensors Svd1 to Svd3 not included in the symmetric step-up
상기 A/D 컨버터(30)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv) 및 출력 전압(Vpv)을 디지탈 형태로 변환할 수 있다. 또한, A/D 컨버터(30)는 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 상기 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm)을 디지탈 형태로 변환할 수도 있다. 이를 위하여, 상기 A/D 컨버터(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.The A /
도 6을 참조하면, 상기 A/D 컨버터(30)는 감지부(32)와 이에 직렬 접속된 제1 스케일링부(34A), A/D 변환부(36) 및 제2 스케일링부(34B)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 A/D 컨버터(30)는 상기 제1 스케일링부(34A)와 상기 A/D 변환부(36) 사이에 접속된 오프셋 회로(38)를 추가로 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 6, the A /
상기 감지부(32)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv) 및 출력 전압(Vpv)를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 감지부(32)는 도 5에 도시된 바와 같은 전류 센서(Sid) 및 제1 전압 센서(Svd1)를 포함할 수 있다. 또한, 감지부(32)는 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm)도 감지할 수도 있다. 그런 만큼, 상기 감지부(32)는 도 5에 도시된 바와 같은 제2 및 제3 전압 센서(Svd2,Svd3)를 추가로 포함할 수도 있다.The
상기 제1 스케일링부(34A)는 상기 감지부(32)에 의하여 감지된 신호들의 가능한 변화 범위가 상기 A/D 변환부(36)가 요구하는 입력 범위가 되게끔 축소할 수 있다. 예를 들어, 상기 A/D 변환부(36)로서 TI(Texas Instruments)사의 DSP(Digital Signal Processor)의 A/D 변환기가 사용될 경우, 상기 제1 스케일링부(34A)는 감지되어진 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv) 및 출력 전압(Vpv)과 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm)의 변화폭이 0~3V의 범위에 포함되게끔 축소 스케일링할 수 있다.The
상기 오프셋 회로(38)는 상기 제1 스케일링부(34A)에 의하여 스케일링된 신호들이 상기 A/D 변환부(36)의 입력 범위내에 안정되게 포함될 수 있도록 하기 위하여, 필요한 경우에 사용될 수 있다. 이러한 오프셋 회로(38)는 제1 스케일링부(34A)로부터의 축소 스케일링된 신호들에 오프-셋 직류 전압을 부가할 수 있다.The offset
상기 A/D 변환부(36)는 상기 제1 스케일링부(34A) 또는 상기 오프셋 회로(38)로부터의 신호들을 디지탈 신호의 형태로 변환한다. 일 예로서, 상기 A/D 변환부(36)에 출력되는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv) 및 출력 전압(Vpv)와 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm)은 모두 12 비트의 디지탈 신호들일 수 있다. 상기 A/D 변환부(36)는 상기 PWM 제어기(90)로부터의 상기 제1 PWM 제어 신호(S11)를 샘플링 펄스(즉, 트립-존(Trip-zone) 신호)로 이용할 수 있다. 또한, 최고점 전류 제어를 위하여, 캐리어 웨이브 타입을 스타트 로우 트라이앵글러(Start low triangular)로 설정할 수 있다. 그런 만큼, A/D 변환부(36)는 상기 제1 PWM 제어 신호(S11)에 응답하여 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제1 스위치(IG11)의 턴-오프 기간에 순시 표본을 추출할 수 있다.The A /
상기 제2 스케일링부(34B)는 상기 A/D 변환부(36)로부터의 디지탈 신호들이 본래의 값들에 대응되는 형태로 다시 증감 스케일링할 수 있다. 상기 제2 스케일링부(34B)에 의해 재차 스케일링되어진 신호들은 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv1) 및 출력 전압(Vpv1)과 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 전압(Vp1,Vm1)을 포함할 수 있다.The
도 7은 도 6에서의 제1 및 제2 스케일링부(34A,34B)를 상세하게 도시하는 상세 블록도이다.FIG. 7 is a detailed block diagram illustrating the first and
도 7을 참조하면, 상기 제1 스케일러(K1)는 상기 감지부(32)에 의해 감지된 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)에 대하여 스케일링을 수행하고 그 스케일링된 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)를 상기 A/D 변환부(36)의 제1 입력 포트에 공급한다. 상기 제2 스케일러(K2)는 상기 감지부(32)에 의해 감지된 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)에 대하여 스케일링을 수행하고 그 스케일링된 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)을 상기 A/D 변환부(36)의 제2 입력 포트에 공급한다. 상기 제3 스케일러(K3)는 상기 감지부(32)에 의해 감지된 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 출력 전압(Vp)에 대하여 스케일링을 수행하고 그 스케일링된 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 출력 전압(Vp)을 상기 A/D 변환부(36)의 제3 입력 포트에 공급한다. 상기 제4 스케일러(K4)는 상기 감지부(32)에 의해 감지된 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 네가티브 출력 전압(Vm)에 대하여 스케일링을 수행하고 그 스케일링된 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 네가티브 출력 전압(Vm)을 상기 A/D 변환부(36)의 제3 입력 포트에 공급한다.Referring to FIG. 7, the first scaler K1 scales the output current ipv of the
한편, 상기 제2 스케일링부(34B)는 제1 내지 제4 제로-오더-홀더(ZOH1~ZOH4)를 포함할 수 있다. 상기 제1 제로-오더-홀더(ZOH1)는 상기 A/D 변환부(36)의 제1 출력 포트로부터의 상기 광기전성 패널(10)의 디지탈화된 출력 전류를 제로-오더-홀드 기법으로 스케일링하여 상기 광기전성 패널(10)의 디지탈 출력 전류(ipv1)를 제공할 수 있다. 상기 제2 제로-오더-홀더(ZOH2)는 상기 A/D 변환부(36)의 제2 출력 포트로부터의 상기 광기전성 패널(10)의 디지탈화된 출력 전압을 제로-오더-홀드 기법으로 스케일링하여 상기 광기전성 패널(10)의 디지탈 출력 전압(Vpv1)을 제공할 수 있다. 상기 제3 제로-오더-홀더(ZOH3)는 상기 A/D 변환부(36)의 제3 출력 포트로부터의 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 디지탈화된 포지티브 출력 전압을 제로-오더-홀드 기법으로 스케일링하여 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 디지탈 포지티브 출력 전압(Vp1)을 제공할 수 있다. 상기 제4 제로-오더-홀더(ZOH4)는 상기 A/D 변환부(36)의 제4 출력 포트로부터의 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 디지탈화된 네가티브 출력 전압을 제로-오더-홀드 기법으로 스케일링하여 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 디지탈 네가티브 출력 전압(Vm1)을 제공할 수 있다. 설명의 편의를 도모하기 위하여, 상기 광기전성 패널(10)의 디지탈 출력 전류(ipv1) 및 디지탈 출력 전압(Vpv1)은 디지탈 광 출력 전류(ipv1) 및 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)으로 인용될 것이고, 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 디지탈 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp1,Vm1)은 디지탈 포지티브 및 네가티브 승압 전압(Vp1,Vm1)으로 인용될 것이다.On the other hand, the
상기 충격계수 조절부(80)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)와 상기 기준 전류값 조절부(70)로부터의 기준 전류(iref1)에 근거하여 상기 제1 및 제2 PWM 제어 신호(S11,S12)의 충격계수를 조절(또는 설정)할 수 있다. 또한, 충격계수 조절부(80)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 상기 디지탈 포지티브 및 네가티브 승압 전압(Vp1,Vm1)에 근거하여 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm) 간의 대칭성 에러가 보정되도록 상기 제1 및 제2 PWM 제어 신호(S11,S12)의 상기 충격계수를 보정할 수도 있다.The impact
상기 PWM 제어기(90)는 상기 충격계수 조절부(80)에 의하여 설정된 충격계수에 해당하는 펄스폭을 가지는 제1 및 제2 PWM 제어 신호(S11,S12)를 발생할 수 있다. 상기 PWM 제어기(90)에서 발생된 상기 제1 및 제2 PWM 제어 신호(S11,S12)는 상기 도 5에 도시된 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제1 및 제2 스위치(IG11,IG12)의 제어 전극에 각각 공급된다. 상기 충격계수 조절부(80) 및 상기 PWM 제어기(90)는 도 8에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.The
도 8을 참조하면, 상기 충격계수 조절부(80)는 제1 감산기(80A) 및 비례 적부(Proportional Integral; PI) 제어기(82)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the impact
상기 제1 감산기(80A)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터 공급되는 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)로부터 상기 기준 전류값 조절부(70)로부터 공급되는 기준 전류(iref)를 감산하여 전류 편차를 검출할 수 있다.한다. 상기 제1 감산기(80A)에 의하여 검출된 전류 편차는 PI 제어기(82)에 공급된다.The
상기 PI 제어기(82)는 상기 제1 감산기(80A)로부터의 전류 편차를 이용하여 추적하는 형태로 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 충격계수를 조절(또는 설정)한다. 이를 위하여, 상기 PI 제어기(82)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제5 및 제6 스케일러(K5,K6), 제1 및 제2 가산기(82A,82B) 및 제1 지연기(DD1)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.The
상기 제5 및 제6 스케일러(K5,K6)는 상기 제1 감산기(80A)로부터의 전류 편차를 스케일링한다. 이들 제5 및 제6 스케일러(K5,K6)의 스케일링 비율은 다르게 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제5 스케일러(K5)에 의하여 스케일링된 전류 편차는 제1 가산기(82A)의 일측 입력 단자에 공급된다. 상기 제6 스케일러(K6)에 의하여 스케일링된 전류 편차는 제2 가산기(82B)에 공급된다. The fifth and sixth scalers K5 and K6 scale the current deviation from the
상기 제1 지연기(DD1)는 상기 제1 가산기(82B)의 출력을 하나의 표본 추출 기간 동안 지연시켜 상기 제1 가산기(82A)의 타측 입력 단자에 공급한다. 이를 위하여, 제1 지연기(DD1)는 상기 PWM 제어기(90)에서 발생되는 제1 PWM 제어 신호(S11)에 의해 제어될 수 있다.The first delayer DD1 delays the output of the
제1 가산기(82A)는 상기 제5 스케일러(K5)의 출력과 상기 제1 지연기(DD1)의 출력을 가산함에 의하여 상기 제5 스케일러(K5)의 출력을 누적할 수 있다. 다시 말하여, 제1 가산기(82A)는 상기 제1 지연기(DD1)과 함께 하나의 디지탈 적분기를 구성한다. 이렇게 제1 가산기(82A) 및 제1 지연기(DD1)을 포함하는 디지탈 적분기의 입력과 출력은 백워드 을러 방법으로 시간 함수를 포함하는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.The
[수학식 4]&Quot; (4) "
y(k) = y(k-1) + Ts × u(k)y (k) = y (k-1) + T s × u (k)
수학식 4에 있어서, "y(k)" 및 "u(k)"는 현재 시간에 대한 출력과 입력이고, "y(k-1)"은 이전 표본 추출 기간에 얻어진 출력이고, "Ts"는 표본 추출 기간이다. 상기 제1 가산기(82A)에서 발생되는 전류 편차의 누적값은 상기 제2 가산기(82B)의 타측 입력 단자에 공급된다.In equation (4), "y (k)" and "u (k)" are the output and input for the current time, "y (k-1)" is the output obtained in the previous sampling period, and "Ts" Is the sampling period. The accumulated value of the current deviation generated in the
상기 제2 가산기(82B)는 상기 제6 스케일러(K6)의 출력과 상기 제1 가산기(82A)로부터의 전류 편차 누적값을 가산하여 상기 PWM 제어 신호의 충격계수 값을 발생한다. 상기 제2 가산기(82B)에서 생성된 충격계수 값(Duty)은 상기 PWM 제어기(90)에 공급될 수 있다.The
또한, 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 포지티브 및 네가티브 출력 전압(Vp,Vm) 간의 대칭성 에러가 보정하기 위하여, 충격계수 조절부(80)는 대칭성 보정기(84)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 대칭성 보정기(84)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 상기 디지탈 포지티브 및 네가티브 승압 전압(Vp1,Vm1)에 근거하여 상기 제2 가산기(82B)로부터 상기 PWM 제어기(90) 쪽으로 공급될 상기 충격계수 값(Duty)을 보정할 수 있다. 이를 위하여, 상기 대칭성 보정기(84)는 제7 및 제8 스케일러(K7,K8), 제2 및 제3 감산기(84A,84C), 그리고 제3 가산기(84B)를 포함할 수 있다.In addition, in order to correct a symmetry error between the positive and negative output voltages Vp and Vm of the
상기 제7 스케일러(K7,K8)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터 공급되는 상기 디지탈 포지티브 승압 전압(Vp1)을 축소 스케일링한다. 상기 제8 스케일러(K8)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터 공급되는 디지탈 네가티브 승압 전압(Vm1)을 축소 스케일링한다. 이들 제7 및 제8 스케일러(K7,K8)의 스케일링 비율은 동일하게 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The seventh scalers K7 and K8 scale down the digital positive boosted voltage Vp1 supplied from the A /
상기 제2 감산기(84A)는 상기 제7 스케일러(K7)로부터 공급되는 상기 축소-스케일링된 디지탈 포지티브 승압 전압과 상기 제8 스케일러(K8)로부터 공급되는 상기 축소-스케일링된 디지탈 네가티브 승압 전압을 감산한다. 이에 따라, 상기 제2 감산기(84A)에 의하여, 상기 디지탈 포지티브 및 네가티브 승압 전압(Vp1,Vm1) 간의 차전압이 검출될 수 있다.The
상기 제3 가산기(84B)는 상기 PI 제어기(82)의 제2 가산기(82B)로부터의 충격계수값에 상기 제2 감산기(84A)로부터의 차 전압을 가산하여 보정된 제1 충격계수값을 생성한다. 이 보정된 제1 충격계수 값은 상기 제3 가산기(84B)로부터 상기 PWM 제어기(90)에 공급된다.The
상기 제3 감산기(84C)는 상기 PI 제어기(82)의 제2 가산기(82B)로부터의 충격계수 값으로부터 상기 제2 감산기(84A)로부터의 차 전압을 감산하여 보정된 제2 충격계수 값을 생성한다. 이 보정된 제2 충격계수 값은 상기 제3 감산기(84C)로부터 상기 PWM 제어기(90)에 공급된다.The
한편, 상기 PWM 제어기(90)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 PWM 회로(92,94)와 제1 및 제2 버퍼(BB1,BB2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 PWM 회로(92)는 상기 충격계수 조절부(80)(즉, 대칭성 보정기(84)의 제3 가산기(84B))로부터의 제1 충격계수 값에 응답하여 상기 제1 충격계수 값에 해당하는 펄스폭을 가지는 상기 제1 PWM 제어 신호(S11)를 생성한다. 상기 제1 버퍼(BB1)는 상기 제1 PWM 회로(92)로부터의 상기 제1 PWM 제어 신호(S11)를 완충하고 그 완충된 제1 PWM 제어 신호(S11)를 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제1 스위치 소자(IG11)의 제어 전극에 공급한다. 상기 제2 PWM 회로(94)는 상기 충격계수 조절부(80)(즉, 대칭성 보정기(84)의 제3 감산기(84C))로부터의 제2 충격계수 값에 응답하여 상기 제2 충격계수 값에 해당하는 펄스폭을 가지는 상기 제2 PWM 제어 신호(S12)를 생성한다. 상기 제2 버퍼(BB2)는 상기 제2 PWM 회로(94)로부터의 상기 제2 PWM 제어 신호(S12)를 완충하고 그 완충된 제2 PWM 제어 신호(S12)를 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제2 스위치 소자(IG12)의 제어 전극에 공급한다.Meanwhile, the
MPPT부(50)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 디지탈 광 출력 전류(ipv1) 및 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)에 근거하여 기준 전류(iref)를 보상하기 위한 고정 보상값(△i)를 발생하여 상기 기준전류 조절부(70)에 공급한다. 좀 더 상세히 하면, MPPT부(50)은 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)와 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)을 승산하여 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))을 산출하고 그 산출된 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))을 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k-1))과 비교한다. 또한, 상기 MPPT부(50)은 현재 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k))와 이전의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k-1))를 비교한다. 상기 현재 및 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv)의 비교 결과와 상기 현재 및 이전 디지탈 광 출력 전류(ipv1)의 비교 결과에 따라, 상기 MPPT부(50)는 양의 고정 보상값(+△i) 또는 음의 고정 보상값(-△i)을 상기 기준전류 조절부(50)에 공급한다.The
예를 들어, 상기 현재의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))이 상기 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k-1))보다 크고 상기 현재의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k))가 상기 이전의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k-1)보다 큰 경우, 상기 MPPT부(50)는 양의 고정 보상값(+△i)을 출력한다. 또한, 상기 MPPT부(50)는 상기 현재의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))이 상기 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k-1))보다 작고 상기 현재의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k))가 상기 이전의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k-1)보다 작은 경우에도 양의 고정 보상값(+△i)을 출력한다. 반면, 상기 현재의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))이 상기 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k-1))보다 작고 상기 현재의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k))가 상기 이전의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k-1)보다 큰 경우, 상기 MPPT부(50)는 음의 고정 보상값(-△i)을 출력한다. 게다가, 상기 현재의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k))이 상기 이전의 디지탈 광 출력 전력(Ppv(k-1))보다 작고 상기 현재의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k))가 상기 이전의 디지탈 광 출력 전류(ipv1(k-1)보다 큰 경우에도 음의 고정 보상값(-△i)을 출력한다. 상기 기준전류(iref)에 대한 고정 보상값(△i)의 발생 후, 상기 현재의 디지탈 광 출력 전력 및 전류(Ppv(k),ipv1(k))로 이전의 디지탈 광 출력 전력 및 전류(Ppv(k-1),ipv1(k-1))를 갱신한다. 이러한 고정 보상값 생성 동작은 상기 제1 PWM 제어 신호의 매 주기마다 실행될 수 있다.For example, the current digital light output power Ppv (k) is greater than the previous digital light output power Ppv (k-1) and the current digital light output current ipv1 (k) is equal to the If the previous digital light output current ipv1 (k-1) is greater than, the
상기 기준전류 조절부(70)는 상기 MPPT부(50)로부터의 상기 고정 보상값(△i)에 비례하게 크기 만큼 기준전압(Vref)을 증가 또는 감소시켜 기준전류값(iref)을 조절한다. 예를 들어, 상기 MPPT부(50)로부터 양의 고정 보상값(+△i)이 입력되면, 상기 기준전류 조절부(70)는 상기 고정 보상값(△i)에 비례한 크기 만큼 상기 기준전류값(iref1)을 증가시킨다. 반면, 상기 MPPT부(50)로부터 음의 고정 보상값(-△i)이 입력되면, 상기 기준전류 조절부(70)는 상기 고정 보상값(△i)에 비례한 크기 만큼 상기 기준전류값(iref1)을 감소시킨다. 이러한 기준전류 조절 동작은 상기 제1 PWM 제어 신호의 매 주기마다 실행될 수 있다.The reference
상기한 MPPT부(50) 및 상기 기준전류 조절부(70)에 의한 기준전류 조절 동작은 도 9의 흐름도와 같이 설명될 수 있다. 도 9는 P&O MPPT 알고리즘의 실행 흐름도에 해당한다. The reference current adjusting operation by the
P&O 알고리즘에서 섭동 변수는 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv), 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv), 또는 충격계수(Duty cycle)에 대한 기준 값이 될 수 있다. 도 10에서 보이는 것처럼, 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 교란되고 "dp/di > 0"이면, 운전 점이 MPP의 왼쪽에 있다는 것을 알게 된다. P&O 알고리즘은 MPP로 운전 점을 이동시키기 위하여 광기전성 패널(10)에 대한 기준전류(iref)를 증가시킬 것이다. "dp/di < 0", 운전 점이 MPP의 오른쪽에 있다는 것을 알게 되면, P&O 알고리즘은 그 때 광기전성 패널(10)에 대한 기준전류(iref)를 감소시킬 것이다. 섭동 변수가 전류인 경우에는, 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv)에 있는 섭동은 정기적으로 작은 값에 의하여 기준전류를 바꾸어서(증가하거나 감소하기) 달성된다. 그러므로 섭동 방향의 결정은 섭동과 관측 알고리즘에 있는 중요한 기능이다.In the P & O algorithm, the perturbation variable may be a reference value for the output voltage Vpv of the
도 9를 참조하면, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(Ipv)는 제어변수로서 이용된다. 첫째로, 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)과 출력 전류(Ipv)가 감지된다. 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv)는 광기전성 패널의 출력 전류(Ipv)와 출력 전압(Vpv)의 곱으로 얻어진다. 광기전성 패널의 출력 전류(ipv)의 증가와 함께 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv)이 증가하게 되면, 섭동 스텝 크기 하나씩 기준전류(Iref)가 증가된다. 그렇지 않으면, 기준전류(Iref)는 섭동 스텝 크기 하나씩 감소된다. 광기전선 패널의 출력 전류(Ipv) 증가와 함께 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv)이 감소하게 되면, 섭동 스텝 크기 하나씩 기준전류(Iref)가 감소한다. 그렇지 않으면, 기준전류(iref)는 섭동 스텝 크기 하나씩 증가된다. 예를 들면, 섭동을 가진 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv) 그리고 전류(Ipv)가 있는 경우에, 아래의 수학식 5 및 수학식 6은 섭동이 광기전성 패널(10)의 출력 전류(Ipv)를 감소시키며 광기전성 패널(10)의 출력 전력(Ppv)을 증가시키게끔 이끌어 낸다는 것을 함축한다. 그것은 다음 섭동 방향이 기준전류(Iref)를 감소시키기 위한 것이라는 것을 도 9의 흐름도에서와 같이 결정될 수 있다.9, the output current Ipv of the
[수학식 5][Equation 5]
Ppv(k) > Ppv(k-1)Ppv (k)> Ppv (k-1)
[수학식 6]&Quot; (6) "
Ipv(k) < Ipv(k-1)Ipv (k) <Ipv (k-1)
수학식 5 및 수학식 6에 있어서, 매개변수들 "k-1"과 "k"는 섭동 전후에 대응 측정된 양을 각각 가리킨다.In equations (5) and (6), the parameters "k-1" and "k" indicate the corresponding measured amounts before and after perturbation, respectively.
P&O 알고리즘에서는, 전력이 증가하는 경우에, 섭동은 다음 주기에 동일한 방향으로 계속할 것이다, 그렇지 않으면 섭동 방향은 반전할 것이다. 상기의 연속 처리로, 광기전성 패널(10)의 운전 점은 다른 온도 및 태양광 일사량에 대응하는 최대 출력 점으로 이동될 수 있다.In the P & O algorithm, if power increases, the perturbation will continue in the same direction in the next period, otherwise the perturbation direction will reverse. With the above continuous processing, the operating point of the
상기 MPPT부(50) 및 상기 기준전류 조절부(70)는 제시한 "순시 표본 추출" 방법을 가진 MPPT 알고리즘을 실행한다. 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)와 상기 디지탈 광 출력 전력(Ppv)을 포함하는 한 세트의 표본은 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제1 스위치 소자(IG11)의 각 스위칭 주기에서 감지되고 가공된다. 그에 따라 기준전류(iref)는 상기 제1 스위치 소자(IG11)의 각 스위칭 주기에서 출력된 섭동 방향에 따라 개정한다. 섭동 변수가 전류인 경우에는, 디지탈 광 출력 전력(Ppv)에 있는 섭동은 정기적으로 작은 값에 의하여 기준전류(iref)를 바꾸어서(증가하거나 감소하기) 달성된다. 그러므로 섭동 방향의 결정은 섭동과 관측 알고리즘에 있는 중요한 기능이다. The
상기 SC 보상부(60)는 태양광 일사량 값이 급격히 떨어지는 경우에 정상상태가 되는 시간이 수 초에 이르기까지 매우 길게 되는 문제를 해결하기 위하여 추가될 수 있다. 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 단락 전류(Isc)와 같거나 크게 될 때, 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 영이 되는 광기전성 판넬의 특성을 이용한다. 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 0인 경우에, 기준전류(iref)는 항상 줄여져야 한다. 그러나 실제적인 실시에서, 광기전성 패널(10)의 출력 끝단이 단락되더라도, 선 저항 때문에 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 영이 될 수는 없다. 따라서 기준전압(Vref)이 상기 SC 보상부(60)에 설정된다. 그런 만큼, 상기 단락 전류 보상부(60)는, 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)이 사전 설정된 기준전압(Vref) 값보다 더 작다면, 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 광기전성 패널(10)의 단락 전류(Isc)와 같거나 가까운 값을 갖는 것으로 보고 기준전류(iref)가 줄어들게 강제한다. 다시 말하여, 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 MPP에서의 전압(Vmpp)보다 더 적은 경우에, 운전 점은 전력에 대한 전류 곡선의 MPP의 오른쪽에 있기 때문에 기준전류(iref)는 낮아져야 한다. 이런 관점에서, 상기 SC 보상부(60)에 제공되는 상기 기준전압(Vref)은 MPP에서의 전압(Vmpp)보다 더 낮게 설정된다.The
상기한 MPPT부(50), SC 보상부(60) 및 기준전류 조절부(70)는 도 11에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.The
MPPT부(50)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 디지탈 광 출력 전류(ipv1) 및 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)을 입력하고 또한 최고점 전류 제어기(40)로부터의 동작 제어 신호(SW1)를 입력한다. 이러한 MPPT부(50)는 상기 동작 제어 신호(SW1)가 특정값(또는 특정 논리 상태)를 유지하는 동안에 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1) 및 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)에 근거하여 기준 전류(iref)를 보상하기 위한 고정 보상값(△i)를 발생하는 동작을 수행한다.The
상기 SC 보상부(60)는 제1 비교기(COM1), 제9 스케일러(K9) 및 반전 버퍼(INB)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 비교기(COM1)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)을 입력하는 반전 단자(-) 및 상기 기준전압(Vref)을 입력하는 비반전 단자(+)를 구비한다. 이러한 제1 비교기(COM1)는 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)을 상기 기준전압(Vref)을 비교하여 그 비교 결과에 따라 "0" 및 "1"의 값들, 예를 들면, 하이 논리 및 로우 논리, 중 하나를 출력한다. 예를 들어, 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)이 상기 기준전압(Vref)보다 낮으면, 상기 제1 비교기(COM1)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 상기 광기전성 패널(10)의 단락 전류(Isc)와 같거나 그에 근접한다는 것을 나타내는 하이논리의 비교 신호를 제9 스케일러(K9) 및 반전 버퍼(INB)에 공급한다. 반대로, 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면, 상기 제1 비교기(COM1)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 상기 광기전성 패널(10)의 단락 전류(Isc)가 작은 정상상태를 나타내는 로우논리의 비교 신호를 제9 스케일러(K9) 및 반전 버퍼(INB)에 공급한다.The first comparator COM1 receives an inverting terminal (−) for inputting the digital light output voltage Vpv1 and a non-inverting terminal (+) for inputting the reference voltage Vref from the A /
상기 반전 버퍼(INB)는 상기 제1 비교기(COM1)로부터의 상기 비교신호를 반전시킨다. 상기 반전 버퍼(INB)의 출력신호는 록킹신호(lock1)로서 상기 최고점 전류 제어기(40)에 공급될 수 있다. 이 록킹신호(lock1)가 로우논리를 가질 때, 상기 MPPT부(50)의 상기 고정 보상값(△i) 발생 동작이 중지될 수 있다. The inversion buffer INB inverts the comparison signal from the first comparator COM1. The output signal of the inversion buffer INB may be supplied to the peak
상기 제9 스케일러(K9)는 상기 제1 비교기(COM1)의 비교신호에 의하여 선택적으로 동작하여 미리 설정된 스케일링 값을 단락 전류 보상값으로서 상기 기준전류 조절부(70)에 공급한다. 예를 들면, 상기 제1 비교기(COM1)의 비교신호가 로우논리를 유지할 때, 상기 제9 스케일러(K9)는 "0"의 값을 발생하여 상기 단락 전류 보상값이 상기 기준전류 조절부(70)에 공급되지 않게 한다. 이와는 달리, 상기 제1 비교기(COM1)의 비교신호가 하이논리를 유지할 때, 상기 제9 스케일러(K9)는 미리 설정된 스케일링 값을 발생하여 상기 단락 전류 보상값이 상기 기준전류 조절부(70)에 공급되게 한다. 다시 말하여, 상기 SC 보상부(60)는 상기 MPPT부(50)의 상기 고정 보상값과 상호 보완적인 형태로 단락 전류 보상값을 출력할 수 있다.The ninth scaler K9 may be selectively operated by the comparison signal of the first comparator COM1 to supply a preset scaling value to the reference
이와 같이 구성된 상기 SC 보상부(60)는, 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)이 상기 기준 전압(Vref) 보다 큰 경우, 다시 말해 운전 점이 MPP의 오른쪽에 있다는 것, 즉 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 상기 광기전성 패널(10)의 단락 전류(Isc)(보다 작은)로부터 멀리 떨어져 있다는 것을 의미하는 경우, "0"을 출력한다. 마지막 섭동 방향은 본래 섭동 방향과 동일하다. 이러한 상황에서 상기 SC 보상부(60)는 상기 MPPT부(50)에 아무런 영향도 미치지 못한다. 이와는 달리, 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)이 상기 기준전압(Vref)보다 작은 경우, 즉 운전점이 MPP의 오른쪽에서 있다는 것을 의미하는 경우, 상기 SC 보상부(60)는 미리 설정된 스케일링 값(예를 들면, "2")를 단락 전류 보상값으로 출력한다. 본래 섭동 방향에는 단지 3개의 가능한 값, 1, 0, -1이 있기 때문에, 마지막 섭동 방향이 -1을 출력한다는 의미는 본래 섭동 방향과는 상관없이 항상 감소시킨다는 것을 의미한다.The
상기 기준전류 조절부(70)는 제4 가산기(70A), 제10 스케일러(70B), 제4 감산기(70C) 및 제2 지연기(DD2)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기준전류 조절부(70)는 선택기(72)를 추가로 포함할 수 있다.The reference
상기 제4 가산기(70A)는 상기 MPPT부(50)로부터의 고정 보상값(△i)와 상기 SC 보상부(60)의 제9 스케일러(K9)로부터의 상기 단락 전류 보상값을 가산한다. 실질적으로, 상기 고정 보상값(△i)과 상기 단락 전류 보상값이 상호 보완적으로 입력되기 때문에, 상기 제4 감산기(70A)는 상기 고정 보상값(△i)이 기준전류(iref)를 증감 조절하는데 이용되게 하는 반면에 상기 단락 전류 보상값은 상기 기준전류(iref)를 감소시키는데 이용되게 할 수 있다. The
제10 스케일러(70B)는 상기 제4 감산기(70A)의 출력(즉, 고정 보상값(△i) 또는 상기 단락 전류 보상값)과 미리 설정된 스케일링 비율(del)을 입력한다. 이러한 제10 스케일러(70B)는 상기 제4 감산기(70A)의 출력을 상기 스케일링 비율(del)로 조절한다. 상기 스케일링 비율(del)은 설계 사양에 따라 조절될 수 있다.The
상기 제5 감산기(70C)는 상기 제2 지연기(DD2)로부터 이전의 기준전압(Vref)를 입력하고 또한, 제10 스케일러(70B)의 출력(즉, 스케일링 비율(del)로 조절된 고정 보상값 또는 단락 전류 보상값)을 입력한다. 상기 제5 감산기(70C)는 이전의 기준전류(iref)으로부터 상기 제10 스케일러(70B)의 출력을 감산하여 상기 기준 전류(iref1)이 증감 조절되게 한다. 제5 감산기(70C)에서 발생된 기준전류(iref1)는 상기 충격계수 조절부(80) 내의 상기 제1 감산기(80A)에 공급된다.The
상기 제2 지연기(DD2)는 상기 제4 감산기(70C)의 일측 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속될 수 있다. 이러한 제2 지연기(DD2)는 상기 제4 감산기(70C)의 출력 단자로부터의 기준전류(iref1)를 상기 대칭 승압 컨버터(20)의 제1 및 제2 스위치 소자(IG11,IG12)의 스위칭 동작 주기만큼 지연시켜 이전의 기준전류(iref1(k-1))로서 상기 제4 감산기(70C)에 공급할 수 있다.The second delay unit DD2 may be connected between an input terminal and an output terminal of one side of the
태양광 일사량 값이 급격히 떨어지는 경우에 기준전류(iref)는 상기 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)의 감소를 따를 수 없기 때문에 정상상태에 이르는 시간이 길게 될 수밖에 없다. 이러한 상황을 바꾸기 위해여, 상기 선택기(72)가 기준전류 조절부(70)에 추가될 수 있다. 상기 광기전성 패널(10)의 기준전류(iref)와 그 출력 전류(ipv) 간의 차이가미리 설정된 기준 전류 차이값 보다 크게 되었을 때, 상기 선택기(72)는 상기 제4 감산기(70C)에 공급되는 이전의 기준전류(iref1(k-1))가 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)으로 대치되게 할 수 있다. 상기 기준 전류 차이값 상기 광기전성 패널(10)의 기준전류(iref)와 출력 전류(ipv) 간의 차이가 각 섭동 주기에 있는 최대 가능한 전류 증가 또는 감소를 초과하면 안 된다.When the solar radiation value drops sharply, the reference current iref cannot follow the decrease of the output current ipv of the
상기한 동작을 수행하기 위하여, 상기 선택기(72)는 상기 제4 감산기(70C)의 출력 단자와 상기 제2 지연기(DD2) 사이에 접속될 수 있다. 또한, 상기 선택기(72)는 A/D 컨버터(30)로부터 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1) 및 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1)을 입력할 수 있다. 상기 선택기(72)는 상기 디지탈 광 출력 전압(Vpv1) 상기 기준 전압(Vref) 간의 차이를 검출하고 그 차이가 상기 기준 전류 차이값 이상에 해당하는가를 판단한다. 그 판단 결과에 근거하여, 상기 선택기(72)는 상기 A/D 컨버터(30)으로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)과 상기 제4 감산기(70C)의 출력 단자로부터의 기준전류(iref1) 중 어느 하나를 상기 제2 지연기(DD2)에 공급한다.In order to perform the above operation, the
상기 최고점 전류 제어기(40)는 상기 MPPT부(50)의 동작을 제어한다. 이를 위하여, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)와 상기 기준전류 조절부(70)로부터의 기준전류(iref1)을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)가 상기 기준전류(iref1)보다 크면, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 하이논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)가 고정 보상값(△i) 출력 동작을 수행하게 한다. 반대로, 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)가 상기 기준전류(iref1)보다 작으면, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 로우논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)가 고정 보상값(△i) 출력 동작을 중지하게 한다.The peak
또한, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 상기 충격계수 조절부(80)로부터의 충격계수(Duty)에 근거하여 상기 MPPT부(50)이 일정한 충격계수 범위내에서 상기 MPPT부(500)의 고정 보상값 출력 동작을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 상기 충격계수 조절부(80)의 충격계수(Duty)를 제1 및 제2 기준 충격계수(Dref1,Dref2), 즉 하한 및 상한 충격계수와 비교한다. 만약 상기 충격계수 조절부(80)의 충격계수(Duty)가 상기 제1 및 제2 기준 충격계수(Dref1,Dref2) 사이의 값을 가지는 경우, 상기 최고점 전류 제어기(40)은 하이논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)이 고정 보상값(△i) 출력 동작을 수행하게 한다. 이와는 달리, 상기 충격계수 조절부(80)의 충격계수(Duty)가 상기 제1 기준 충격계수(Dref1) 보다 작거나 또는 제2 기준 충격계수(Dref2)보다 큰 경우, 상기 최고점 전류 제어기(40)은 로우논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)가 고정 보상값(△i) 출력 동작을 중지하게 한다.In addition, the peak
나아가, 상기 최고점 전류 제어기(40)는 상기 SC 보상부(60)로부터의 상기 록킹신호(lock1)에 근거하여 상기 MPPT부(50)의 고정 보상값 출력 동작을 제어할 수도 있다. 상기 SC 보상부(60)가 상기 단락 전류 보상값을 출력하고 있다는 것을 나타내는 로우논리의 록킹신호(lock1)가 입력되는 경우, 상기 최고점 전류 제어기(40)은 로우논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)가 고정 보상값(△i) 출력 동작을 중지하게 한다. 반대로, 상기 SC 보상부(60)가 상기 단락 전류 보상값을 출력하지 않고 있다는 것을 나타내는 하이논리의 록킹신호(lock1)가 입력되는 경우, 상기 최고점 전류 제어기(40)은 하이논리의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 MPPT부(50)에 공급하여 상기 MPPT부(50)이 고정 보상값(△i) 출력 동작을 수행하게 한다.Furthermore, the peak
이러한 최고점 전류 제어기(40)는 도 12에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 최고점 전류 제어기(40)는 제2 내지 제4 비교기(COM2~COM4), 제3 내지 제8 지연기(DD3~DD8), 제1 및 제2 앤드 게이트(AND1,AND2) 및 오아 게이트(OR1)를 포함할 수 있다.This peak
상기 제2 비교기(COM2)는 제3 지연기(DD3)를 경유하여 입력되는 상기 충격계수 조절부(80)로부터의 조절된 충격계수(Duty)를 반전 단자에 공급되는 제1 기준 충격계수(Dref1)와 비교한다. 초기 상태에서 상기 조절된 충격계수(Duty)는 하한 충격계수에 해당하는 상기 제1 기준 충격계수(Dref1)보다 작고 시간이 경과함에 따라 제1 기준 충격계수(Dref1)보다 커지게 된다. 그런 만큼, 상기 제2 비교기(COM2)는 시스템의 구동 초기에 하이논리의 펄스를 오아 게이트(OR1)에 공급하여 오아 게이트(OR1)에서 출력되는 동작 제어 신호(SW1)를 하이논리상태로 세트하게 된다. 그에 따라, 상기 MPPT부(50)가 고정 보상값 출력 동작을 수행하게 된다. 상기 제3 지연기(DD3)는 충격계수 조절부(80)로부터 상기 제2 비교기(COM2)의 비반전 단자에 공급될 상기 조절된 충격계수(Duty)를 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 주기 만큼의 기간 동안 지연시킨다.The second comparator COM2 receives a first reference shock coefficient Dref1 supplied to the inverting terminal by adjusting the adjusted impact coefficient Duty from the shock
상기 제6 지연기(DD6)는 상기 오아 게이트(OR1)의 출력 단자로부터의 상기 동작 제어 신호(SW1)를 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 주기에 해당하는 기간 동안 지연시키고 그 지연된 신호를 제2 앤드 게이트(AND2)에 공급한다. 또한, 제2 앤드 게이트(AND2)의 출력 신호가 오아 게이트(OR1)에 공급되게 된다. 이에 따라, 상기 오아 게이트(OR1)의 출력 단자 상의 상기 동작 제어 신호(SW1)는 시스템의 구동 초기에 상기 제2 비교기(COM2)로부터의 펄스에 의해 세트된 하이 논리 상태를 유지할 수 있다.The sixth delay unit DD6 delays the operation control signal SW1 from the output terminal of the OR gate OR1 for a period corresponding to the period of the PWM control signals S11 and S12, and delays the delayed signal. Supply to the second AND gate AND2. In addition, the output signal of the second AND gate AND2 is supplied to the OR gate OR1. Accordingly, the operation control signal SW1 on the output terminal of the OR gate OR1 may maintain the high logic state set by the pulse from the second comparator COM2 at the initial stage of driving of the system.
상기 제3 비교기(COM3)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터의 디지탈 광 출력 신호(ipv1)를 제4 지연기(DD4)를 경유하여 비반전 단자 쪽으로 입력함과 아울러 상기 기준전류 조절부(70)로부터의 조절된 기준전류(Iref1)를 제5 지연기(DD5)를 경유하여 반전 단자 쪽으로 입력한다. 상기 제3 비교기(COM3)는 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)이 상기 조절된 기준전류(Iref1)와 대등하게 될 때까지 하이 논리의 비교신호를 제2 앤드 게이트(AND2)에 공급한다. 또한, 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)이 상기 조절된 기준전류(Iref1)보다 작아지면, 상기 제3 비교기(COM3)는 로우논리의 비교신호를 제2 앤드 게이트(AND2)에 공급하여 제2 앤드 게이트(AND2)의 출력신호 및 상기 오아 게이트(OR1)의 출력 단자 상의 상기 동작 제어 신호(SW1)가 로우 논리 상태로 리세트 되게 한다. 이에 따라, 상기 MPPT부(50)은 로우논리의 동작 제어 신호(SW1)에 의하여 고정 보상값 출력 동작을 중지하게 된다. 상기 제4 지연기(DD4)는 상기 A/D 컨버터(30)로부터 상기 제3 비교기(COM3)의 비반전 단자에 공급될 상기 디지탈 광 출력 전류(ipv1)를 상기 PWM 제어 신호의 주기에 해당하는 기간 동안 지연시킨다. 마찬가지로, 제4 지연기(DD5)도 상기 기준전류 조절부(70)로부터 상기 제3 비교기(COM3)의 반전 단제에 공급될 상기 조절된 기준전류(Iref1)를 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 주기에 해당하는 기간 동안 지연시킨다.The third comparator COM3 inputs the digital light output signal ipv1 from the A /
상기 제4 비교기(COM4)는 제8 지연기(DD8)를 경유하여 입력되는 상기 충격계수 조절부(80)로부터의 조절된 충격계수(Duty)를 반전 단자에 공급되는 제2 기준 충격계수(Dref2)와 비교한다. 상기 조절된 충격계수(Duty)는 상한 충격계수에 해당하는 상기 제1 기준 충격계수(Dref1)보다 커지게 될 때, 상기 제4 비교기(COM4)는 로우논리의 비교신호를 제1 앤드 게이트(AND1)에 공급하여 제1 앤드 게이트(AND1)의 출력 신호가 로우 논리 상태로 리세트되게 한다. 이에 따라, 제2 앤드 게이트(AND2)의 출력 신호와 상기 오아 게이트(OR1)의 출력 단자 상의 동작 제어 신호(SW1)도 순차적으로 로우 논리 상태로 리세트하게 된다. 그에 따라, 상기 MPPT부(50)가 상기 로우 논리의 동작 제어 신호(SW1)에 의하여 고정 보상값 출력 동작을 중지하게 된다. 상기 제8 지연기(DD8)는 충격계수 조절부(80)로부터 상기 제4 비교기(COM2)의 반전 단자에 공급될 상기 조절된 충격계수(Duty)를 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 주기 만큼의 기간 동안 지연시킨다.The fourth comparator COM4 supplies a second reference shock coefficient Dref2 supplied to the inverting terminal by adjusting the adjusted impact coefficient Duty from the impact
상기 제1 앤드 게이트(AND1)는 상기 SC 보상부(60)로부터의 록킹 신호(lock1)를 제7 지연기(DD7)를 경유하여 입력할 수 있다. 상기 록킹 신호(lock1)가 로우 논리을 가지게 될 때, 즉 상기 SC 보상부(60)가 단락 전류 보상값을 출력하는 경우에 제1 앤드 게이트(AND1)는 로우논리의 출력 신호를 제2 앤드 게이트(AND2)에 공급한다. 그런 만큼, 제2 앤드 게이트(AND2)의 출력 신호와 상기 오아 게이트(OR1)의 출력 단자 상의 동작 제어 신호(SW1)도 순차적으로 로우 논리 상태로 리세트하게 된다. 그에 따라, 상기 MPPT부(50)가 상기 로우 논리의 동작 제어 신호(SW1)에 의하여 고정 보상값 출력 동작을 중지하게 된다. 상기 제7 지연기(DD8)는 상기 SC 보상부(60)로부터 상기 제1 앤드 게이트(AND1)에 공급될 상기 록킹 신호(lock1)를 상기 PWM 제어 신호(S11,S12)의 주기 만큼의 기간 동안 지연시킨다. 상기 로우 논리 상태로 리세트된 동작 제어 신호(SW1)는 시스템을 재 구동하기 전에는 하이 논리 상태로 세트되기 어려우나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first AND gate AND1 may input the locking signal lock1 from the
태양광 일사량 값이 급격히 떨어지는 경우에 드라이브 펄스의 통류율은 항상 그 기간 도중 최대이다. 그것은 기준전류(Iref)가 천천히 감소하기 때문이며, 드라이브 펄스는 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)를 천천히 줄이기 위하여 상한 충격계수에 해당하는 제2 기준 충격계수(Dref2) 아래에서 운영해야 한다. 실제로, 이 기간 동안에, 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)는 새로운 단락 전류(Isc(new))보다는 더 크거나 가깝기 때문에, 즉 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 미리 설정된 기준 전압(Vref)보다 더 적다는 사실에서 습득될 수 있기 때문에, 드라이브 펄스가 를 급속하게 감소시킬 수 있게끔 최소 통류율로 운전되기를 바란다. 그래서 광기전성 패널(10)의 출력 전압(Vpv)이 사전 설정된 기준 전압(Vref)보다 더 작을 때, “0”으로 하는 상기 SC 보상부(60)에서 록킹 신호(lock1)가 발생되어 제1 앤드 게이트(AND1)에 입력된다.If the solar radiation value drops sharply, the drive pulse flow rate is always maximum during that period. This is because the reference current Iref decreases slowly, and the drive pulse must be operated below the second reference impact coefficient Dref2 corresponding to the upper limit impact coefficient in order to slowly reduce the output current ipv of the
P&O 알고리즘은 간명하고 실행하는 것이 쉽기 때문에 대부분의 태양광 발전 시스템에서 사용된다. 그러나 잘못된 방향으로의 MPP 추종, 느린 응답 속도 및 급속하게 대기의 상태가 바뀌는 조건에서의 MPP 주위에서 진동과 같은 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 순시 표본 추출 및 최고점 전류 제어로 이 결점을 감소시킨다. 순시 표본 추출이 P&O 알고리즘의 결점을 감소시킬 수 있다. 스위칭 주기 당 단 하나의 순시 표본 추출을 하게 되면, 섭동 주기를 MPPT 변환기의 스위칭 주기와 같게 하므로 아주 작게 된다. 이것은 급속하게 대기의 상태가 바뀌는 조건에서 잘못된 방향으로 이끄는 전통적인 P&O MPPT 알고리즘의 결점을 감소시키는, MPPT 시스템의 빠른 추종 및 응답 속도를 이끌어 낸다.P & O algorithms are used in most solar power systems because they are simple and easy to implement. However, there are problems such as following the MPP in the wrong direction, slow response speed, and vibration around the MPP under conditions where the air condition changes rapidly. However, the photovoltaic system according to an embodiment of the present invention reduces this drawback by instant sampling and peak current control. Instant sampling can reduce the drawbacks of the P & O algorithm. With only one instantaneous sampling per switching period, the perturbation period is very small because it equals the switching period of the MPPT converter. This leads to a faster tracking and response speed of the MPPT system, reducing the drawbacks of the traditional P & O MPPT algorithm, which leads to the wrong direction under rapidly changing atmospheric conditions.
도 13a는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전압(Vpv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이고, 도 13b는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전류(ipv) 및 기준 전류(Iref)의 특성을 설명하는 데이터 시트이고, 도 13c는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 광기전성 패널의 출력 전력(Ppv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.FIG. 13A is a data sheet illustrating the characteristics of the output voltage Vpv of the photovoltaic panel according to the time obtained through simulation when the amount of insolation changes suddenly, and FIG. 13B is the time according to the time obtained through the simulation when the amount of insolation changes rapidly. Data sheet explaining the characteristics of the output current (ipv) and the reference current (Iref) of the photovoltaic panel, Figure 13c shows the output power (Ppv) of the photovoltaic panel according to the time obtained through the simulation when the solar radiation is suddenly changed Data sheet describing the characteristics.
도 13a 내지 도 13c에 있어서, 0에서 MPP까지 대략 5ms로써, 출력 콘덴서를 충전하는 시간을 감안해도 기동시간이 매우 짧음을 알 수 있다. 또한, t=50ms에서 광기전성 패널(10)의 출력 전류(ipv)가 16A에서 11.5A로 감소할 때, 약 1ms의 응답 속도를 갖는다는 것도 명백하다.In Figs. 13A to 13C, it is understood that the startup time is very short, even in view of the time for charging the output capacitor, from 5 to 0 MPP. It is also apparent that when t = 50 ms, the output current ipv of the
도 14a는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 광기전성 패널의 출력 전압(Vpv)에 대한 출력 전류(ipv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이고, 도 14b는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 광기전성 패널의 출력 전력(Ppv)에 대한 출력 전류(ipv)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.FIG. 14A is a data sheet illustrating the characteristics of the output current ipv with respect to the output voltage Vpv of the photovoltaic panel obtained by the simulation when the solar radiation changes rapidly, and FIG. 14B is the simulation sheet when the solar radiation changes rapidly. It is a data sheet explaining the characteristic of the output current ipv with respect to the output power Ppv of the obtained photovoltaic panel.
도 14a 및 도 14b에 볼 수 있듯이, 일사량 급변에 따른 MPPT 응답이 MPP를 잘 추종한다는 것은 명백하다.As can be seen in Figs. 14A and 14B, it is clear that the MPPT response following the solar radiation sudden change follows the MPP well.
도 15a는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 대칭 승압 컨버터의 출력 전압(Vp,Vm)의 특성을 설명하는 데이터 시트이고, 도 15b는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 대칭 승압 컨버터의 출력 전류(ip,im)의 특성을 설명하는 데이터 시트이고, 도 15c는 일사량이 급변할 경우 모의 실험을 통해 얻어진 시간에 따른 대칭 승압 컨버터의 출력 전력(Pdc)의 특성을 설명하는 데이터 시트이다.FIG. 15A is a data sheet illustrating characteristics of the output voltages Vp and Vm of the symmetric step-up converter according to the time obtained through simulation when the solar radiation changes rapidly. FIG. 15B is a time obtained through simulation when the solar radiation changes rapidly. Is a data sheet explaining the characteristics of the output current (ip, im) of the symmetrical boost converter according to the present invention, and FIG. 15C shows the characteristics of the output power (Pdc) of the symmetric booster converter according to time obtained through simulation when the solar radiation changes rapidly. The data sheet to explain.
도 15a 내지 도 15c에서 볼 수 있듯이, 일사량 1000일 때를 기준으로 맥동전압((△V)은 대략 8V이고, 출력 전압의 맥동율은 8V/330V≒2.4%이고, 맥동전류(△Ip)는 0.3A이고, 출력 전류의 맥동율은 0.3A/13.2A≒2.3%인 것은 명백하다. 그런 만큼, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템의 출력 특성이 매우 양호하다는 것도 명백하다.As shown in FIGS. 15A to 15C, the pulsation voltage ((ΔV) is approximately 8V, the pulsation rate of the output voltage is 8V / 330V? 2.4%, and the pulsating current (ΔIp) when the solar radiation amount is 1000. It is apparent that the pulsation rate of the output current is 0.3 A, and the pulsation rate is 0.3 A / 13.2 A? 2.3%.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 MPPT 방식의 태양광 발전 시스템을 실시하기 위한 실시 예들에 불과하다. 그런 만큼, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명의 요지 및 기술적 정신를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 포함하는 것으로 보호되어야 할 것이다.What has been described above is only embodiments for implementing a photovoltaic power generation system of the MPPT method according to the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. And should be protected to include to the extent practicable.
10 ; 광기전성 패널 20 ; 대칭 승압 컨버터
30 ; A/C 컨버터 40 ; 최고점 전류 제어기
50 ; MPPT부 60 ; SC 보상부
70 ; 기준 전류값 조절부 80 ; 충격계수 조절부
90 ; PWM 제어기10;
30; A /
50;
70; Reference current
90; PWM controller
Claims (7)
상기 광기전성 패널의 출력 전압을 승압하는 대칭 승압 컨버터;
상기 광기전성 패널의 출력 전압 및 출력 전류를 디지탈 광 출력 전압 및 디지탈 광 출력 전류로 변환하는 A/D컨버터;
상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전압 및 상기 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 디지탈 광 출력 전력을 산출하고, 상기 디지탈 광 출력 전력과 이전의 디지탈 광 출력 전력의 비교 및 상기 디지탈 광 출력 전류와 이전의 디지탈 광 출력 전류의 비교를 수행하고, 그 비교 결과에 따라 일정한 감소 및 증가 보상량 중 어느 하나를 발생하는 최대 전력점 추종부;
상기 최대 전력점 추종부로부터의 상기 보상량을 이용하여 기준전류를 조절하는 기준전류 조절부;
상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류와 상기 A/D 컨버터로부터의 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 충격계수를 조절하는 충격계수 조절부;
상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류와 상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류에 근거하여 상기 최대 전력점 추종부의 동작을 제어하는 최고점 전류 제어기; 및
상기 충격계수 조절부로부터의 상기 조절된 충격계수에 해당하는 펄스 폭을 가지는 PWM 제어 신호를 발생하고 그 PWM 제어 신호를 이용하여 상기 대칭 승압 컨버터의 스위칭 주기를 제어하는 PWM 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템.Photovoltaic panels for converting light energy into electrical energy;
A symmetric step-up converter for boosting the output voltage of the photovoltaic panel;
An A / D converter for converting an output voltage and an output current of the photovoltaic panel into a digital light output voltage and a digital light output current;
Calculate a digital light output power based on the digital light output voltage and the digital light output current from the A / D converter, compare the digital light output power with a previous digital light output power, and compare the digital light output current with A maximum power point follower which performs a comparison of the previous digital light output currents and generates any one of a constant decrease and an increase compensation amount according to the comparison result;
A reference current adjusting unit which adjusts a reference current by using the compensation amount from the maximum power point following unit;
An impact coefficient controller for adjusting an impact coefficient based on the adjusted reference current from the reference current controller and a digital light output current from the A / D converter;
A peak current controller that controls the operation of the maximum power point follower based on the digital light output current from the A / D converter and the regulated reference current from the reference current adjuster; And
And a PWM controller generating a PWM control signal having a pulse width corresponding to the adjusted shock coefficient from the impact coefficient adjusting unit and controlling a switching period of the symmetric boost converter using the PWM control signal. Solar power generation system of maximum power point tracking method using PV current.
상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전압을 기준전압과 비교하여 그 결과에 따라 단락 전류 보상값을 선택적으로 발생하는 단락 전류 보상부를 추가로 포함하고,
상기 기준전류 조절부가 상기 단락 전류 보상부로부터의 상기 단락 전류 보상값을 이용하여 상기 기준전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템.The method of claim 1,
And a short circuit current compensator for comparing the digital light output voltage from the A / D converter with a reference voltage and selectively generating a short circuit current compensation value according to the result.
And the reference current control unit reduces the reference current by using the short circuit current compensation value from the short circuit current compensator.
상기 단락 전류 보상부는 상기 디지탈 광 출력 전압과 상기 기준전압과의 비교 결과에 따라 록킹 신호를 추가로 발생하고,
상기 최고점 전류 제어기는 상기 단락 전류 보상부로부터의 록킹 신호에 근거하여서도 상기 최대 전력점 추종부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템.The method of claim 3, wherein
The short circuit current compensator further generates a locking signal according to a result of comparing the digital light output voltage with the reference voltage.
And the peak current controller controls the operation of the maximum power point follower based on the locking signal from the short-circuit current compensator.
상기 A/D 컨버터는 상기 대칭 승압 컨버터의 포지티브 및 네가티브 출력 전압을 디지탈 포지티브 및 네가티브 출력 전압으로 변환하는 동작을 추가로 수행하고,
상기 충격계수 조절부는 상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 포지티브 및 네가티브 출력 전압에 근거하여 대칭성 에러를 검출하고 그 대칭성 에러 만큼 상기 충격계수를 추가로 조절하는 것을 특징으로 하는 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템. The method of claim 1,
The A / D converter further performs an operation of converting the positive and negative output voltages of the symmetric step-up converter into digital positive and negative output voltages,
The impact coefficient adjusting unit detects a symmetry error based on the digital positive and negative output voltages from the A / D converter and further adjusts the impact coefficient as much as the symmetry error. Tracking solar system.
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