KR101292593B1 - 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치 - Google Patents

인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101292593B1
KR101292593B1 KR1020130067167A KR20130067167A KR101292593B1 KR 101292593 B1 KR101292593 B1 KR 101292593B1 KR 1020130067167 A KR1020130067167 A KR 1020130067167A KR 20130067167 A KR20130067167 A KR 20130067167A KR 101292593 B1 KR101292593 B1 KR 101292593B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flyback converter
current
signal
slave
master
Prior art date
Application number
KR1020130067167A
Other languages
English (en)
Inventor
이우철
이승민
Original Assignee
한경대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한경대학교 산학협력단 filed Critical 한경대학교 산학협력단
Priority to KR1020130067167A priority Critical patent/KR101292593B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101292593B1 publication Critical patent/KR101292593B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • 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
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/50—Energy storage in industry with an added climate change mitigation effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 1주기 내에서 지령치 전류의 크기에 따라 동작 모드를 달리함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있는 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치는, 태양광 전류 및 태양광 전압을 출력하는 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈의 출력단에 결합되고, 제1 게이트 신호에 스위칭되어 상기 태양광 전압을 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 마스터 플라이백 컨버터; 상기 마스터 플라이백 컨버터와 상기 태양광 모듈의 출력단에 병렬결합되고, 제2 게이트 신호에 스위칭되어 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 슬레이브 플라이백 컨버터; 상기 마스터 플라이백 컨버터의 출력 및 상기 슬레이브 플라이백 컨버터의 출력과 공통으로 결합하여 충전하는 충전부; 양의 반주기가 반복적으로 입력되는 상기 충전부의 전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터; 및 상기 태양광전류 및 태양광전압을 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하여 출력하는 스위칭제어부를 포함한다.

Description

인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치{INTERLEAVING TYPE GRID-CONNECTED MODULE TYPE PHOTOVOLTAIC POWER CONVERSION APPARATUS}
본 발명은 계통과 연계되는 태양광 전력 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 태양광 전력 변환 장치를 인터리빙 방식으로 운전하는 계통 연계모듈형 태양광 전력 변환 장치에 관한 것이다.
최근 화석 연료의 고갈과 환경 문제에 대한 우려의 증가로 신재생 에너지에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 태양광 인버터는 급속도로 개발되어 기업이나 가정집에서도 흔히 볼 수 있는 신재생에너지용 전력 변환 장치로 거듭나고 있다.
태양광 인버터 중에서도 중앙집중형 인버터가 많이 사용되고 있다. 중앙집중형 인버터라 함은 여러개의 태양광 패널이 하나의 태양광 인버터에 접속되고, 태양광 패널로부터 출력되는 DC전압을 태양광 인버터가 교류전압으로 변환하여 출력하는 장치를 의미한다.
그러나 중앙집중형 인버터는 태양광 패널에 그늘이 지거나 인버터의 내부적인 결함이 생기면 발전량이 미미하거나 발전이 정지되어 발전 효율이 저하되는 문제가 있다. 또 복수의 태양광 패널로부터 오는 DC전압은 한 대의 중앙 집중형 인버터로 가기 때문에 DC배선 굵기가 굵어지고 DC고압차단기를 설치해야 하므로 비용이 많이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명은 태양광 패널로부터 출력되는 전력을 변환하는 장치를 병렬화하고, 이를 인터리빙 방식으로 운전하여 장치 경량화를 달성할 수 있는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치는, 태양광 전류 및 태양광 전압을 출력하는 태양광 패널; 상기 태양광 패널의 출력단에 결합되고, 제1 게이트 신호에 스위칭되어 상기 태양광 전압을 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 마스터 플라이백 컨버터; 상기 마스터 플라이백 컨버터와 상기 태양광 패널의 출력단에 병렬결합되고, 제2 게이트 신호에 스위칭되어 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 슬레이브 플라이백 컨버터; 상기 마스터 플라이백 컨버터의 출력 및 상기 슬레이브 플라이백 컨버터의 출력과 공통으로 결합하여 충전하는 충전부; 양의 반주기가 반복적으로 입력되는 상기 충전부의 전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터; 및 상기 태양광전류 및 태양광전압을 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하여 출력하고, 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 교번적으로 생성하는 인터리빙 스위칭 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 마스터 플라이백 컨버터는, 상기 제1 게이트 신호에 제어되어 스위칭하는 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 스위칭에 따라 1차측에 인가되는 직류전압을 2차측에 유기하는 제1 변압기; 상기 제1 변압기의 1차측에 흐르는 전류를 검출하는 제1 영전류검출기; 및 상기 제1 변압기의 2차측에 유기되는 전압을 정류하는 제1 다이오드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 인터리빙 스위칭 제어부는, 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제1 게이트 신호를 셋신호(S)로 입력받고, 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제2 게이트 신호(PWM2)를 리셋신호(R)로 입력받는 RS 플립플롭; 상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비를 계산하여 출력하는 PWM 듀티비 계산부; 상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비에 따라 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측의 슬레이브 지령치 전류를 제어하는 지령치 전류 제어부; 및 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제1 검출 전류, 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제2 검출 전류, 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 제1 영전류검출기로부터의 제1 영전류검출신호, 및 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 제2 영전류검출기로부터의 제2 영전류검출신호, 및 상기 슬레이브 지령치 전류를 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 출력하는 PWM신호발생부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 지령치 전류 제어부는, 상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비가 0.5보다 크면 상기 슬레이브 지령치 전류의 크기를 소정값만큼 감소시키고, 상기 출력신호의 듀티비가 0.5보다 작으면 상기 슬레이브 지령치 전류의 크기를 소정값만큼 증가시킨다.
바람직하게는 상기 PWM신호발생부는, 상기 제1 영전류검출신호가 0이면, 상기 제1 게이트 신호를 "H"레벨로 천이시키고, 상기 제1 검출 전류가 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측의 마스터 지령치 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1 게이트 신호를 "L"레벨로 천이시키고, 상기 제2 영전류검출신호가 0이면, 상기 제2 스위칭소자의 게이트 신호를 "H"레벨로 천이시키고, 상기 제2 검출 전류가 상기 슬레이브 지령치 전류보다 크거나 같으면, 상기 제2 게이트 신호를 "L"레벨로 천이시킨다.
본 발명에 따르면, 태양광 패널로부터 출력되는 전력을 변환하는 장치를 병렬화하여 장치 경량화를 달성할 수 있는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치 회로도,
도 2는 이상적인 경우의 각부 신호 파형도,
도 3은 실제적인 경우의 각부 신호 파형도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 경계점 도전 모드시 변압기 1차측 전류 파형도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인터리빙 스위칭 제어부 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 신호의 위상이 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 신호의 위상보다 뒤진 경우의 각부 파형도, 및
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 신호의 위상이 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 신호의 위상보다 앞선 경우의 각부 파형도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치는 태양광 패널(110), 마스터 플라이백 컨버터(120), 슬레이브 플라이백 컨버터(130), 충전부(140), 인버터(150), 및 인터리빙 스위칭 제어부(미도시)를 포함한다.
태양광 패널(110)은 태양광 셀들의 집합으로 불안정한 태양광전류(IPV) 및 태양광전압(VPV)을 출력한다.
마스터 플라이백 컨버터(120)는 제1 게이트 신호에 제어되어 스위칭하는 제1 스위칭 소자(SW1)와, 제1 스위칭 소자(SW1)의 스위칭에 따라 1차측에 인가되는 직류전압(VPV)을 2차측에 유기하는 제1 변압기(T1), 제1 변압기 1차측에 흐르는 전류를 검출하는 제1 영전류검출기(ZCD1), 및 제1 변압기 2차측에 유기되는 전압을 정류하는 제1 다이오드(D1)를 포함한다.
슬레이브 플라이백 컨버터(130)는 제2 게이트 신호에 제어되어 스위칭하는 제2 스위칭 소자(SW2)와, 제2 스위칭 소자(SW2)의 스위칭에 따라 1차측에 인가되는 직류전압(VPV)을 2차측에 유기하는 제2 변압기(T2), 제2 변압기 1차측에 흐르는 전류를 검출하는 제2 영전류검출기(ZCD2), 및 제2 변압기 2차측에 유기되는 전압을 정류하는 제2 다이오드(D2)를 포함한다.
충전부(140)는 마스터 플라이백 컨버터(120)의 출력 및 슬레이브 플라이백 컨버터(130)의 출력과 병렬결합하여 충전한다.
인버터(150)는 양의 반주기가 반복되는 입력전압을 교류의 출력전압으로 변환한다.
도시되지는 않았으나, 인터리빙 스위칭 제어부는 제1 영전류검출기(ZCD1)로부터 출력되는 제1 변압기 1차측 전류, 제2 영전류검출기(ZCD2)로부터 출력되는 제2 변압기 1차측 전류, 태양광 모듈로부터 출력되는 태양광전류(IPV) 및 태양광전압(VPV)을 이용하여 PWM 신호를 생성한다.
태양광 모듈의 출력 전력의 용량이 증가할수록 변압기의 피크 전류가 증가하게 되고, 변압기의 피크 전류가 증가하면 전력 변환 장치의 운전 효율이 저하된다.
이에 본 발명에서는 태양광 모듈의 출력 전력이 소정값 이상인 경우, 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터를 입력측에는 직렬로, 출력측에는 병렬로 연결하고, 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터에 대하여 인터리빙 스위칭 방식의 병렬 운전을 수행한다.
그런데, 인터리빙 스위칭 기법은 마스터 플라이백 컨버터에 대한 스위칭신호를 180도 천이시켜 슬레이브 플라이백 컨버터의 스위칭신호로 사용하는 것이 이상적이다. 도 2는 이상적인 경우의 각부 파형도로서, 도 2(a)는 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 2(b)는 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형으로서, 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 신호를 180도 천이시킨 상태를 도시한 것이고, 도 2(c)는 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형으로서, 스위칭 소자가 턴온되는 동안 에너지가 축적되는 상태를 도시한 것이고, 도 2(d)는 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 2차측 전류 파형이다.
그러나, 실제로는, 마스터 플라이백 컨버터에 대한 스위칭신호를 단순히 180도 천이시켜 슬레이브 플라이백 컨버터의 스위칭신호로 사용하면 다음과 같은 문제점을 가지게 된다.
예컨대, 도 3은 실제적인 경우의 각부 파형도로서, 도 3(a)은 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 3(b)은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 3(c)은 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형으로서, 실선은 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형이고, 점선은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형이고, 도 3(d)은 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 2차측 전류 파형이다.
마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 양단 전압(Vds)이 0일 때 스위칭소자는 턴온하고, 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류가 지령치 전류에 도달하면 스위칭소자는 턴오프한다. 반면, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자는 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 스위칭 주기의 절반에서 턴온하고, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류가 지령치 전류에 도달하면 스위칭소자가 턴오프한다. 이 경우, 도 3(c)의 펄스 형상 점선과 같이, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 양단 전압(Vds)이 0이 아닌 경우 턴온하여 스위칭손실이 발생한다.
또한, 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기의 자화 인덕터(LM)가 온전하게 동일하지 않기 때문에 그러한 문제는 더욱더 중요하게 인식된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터를 인터리빙 스위칭 운전시 경계점 도전 모드(CRM)로 운전시킴으로써 스위칭 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 경계점 도전 모드시 변압기 1차측 전류 파형도로서, 경계점 도전 모드에서는 스위칭 소자가 턴온되는 시간 동안 변압기 1차측에 에너지가 축적되고, 스위칭 소자가 턴오프되는 시간 동안 변압기 1차측에 축적되어 있던 에너지가 모두 방출되자마자 곧바로 스위칭 소자가 턴온된다. 이에 따라 경계점 도전 모드시 스위칭 소자에서의 스위칭 손실이 줄어들어 스위칭 효율이 향상된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인터리빙 스위칭 제어부 구성도로서, RS F/F(510), PWM 듀티비 계산부(520), 지령치전류 제어부(530), 및 PWM 신호발생부(540)를 포함한다.
RS F/F(510)는 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제1 게이트 신호(PWM1)를 셋신호(S)로 입력받고, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제2 게이트 신호(PWM2)를 리셋신호(R)로 입력받아 셋신호(S)가 "H"이면 출력신호(Q)가 "H"레벨로 천이하고, 리셋신호(R)가 "H"이면 출력신호(Q)가 "L"레벨로 천이한다.
예컨대, 도 6은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제2 게이트 신호의 위상이 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제1 게이트 신호의 위상보다 뒤진 경우로서, 도 6(a)은 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 6(b)은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 6(c)은 RS F/F의 출력신호 파형이고, 도 6(d)은 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형이다. 즉, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 게이트 신호가 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 게이트 신호보다 뒤진 경우, RS F/F의 출력신호(Q)는 듀티비가 0.5 보다 작은 펄스를 가진다.
그리고, 도 7은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제2 게이트 신호의 위상이 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제1 게이트 신호의 위상보다 앞선 경우로서, 도 7(a)은 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 7(b)은 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭 소자의 게이트 파형이고, 도 7(c)은 RS F/F의 출력신호 파형이고, 도 7(d)은 마스터 및 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 전류 파형이다. 즉, 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 게이트 신호가 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 게이트 신호보다 앞선 경우, RS F/F의 출력신호(Q)는 듀티비가 0.5 보다 큰 펄스를 가진다.
PWM 듀티비 계산부(520)는 RS F/F의 출력신호(Q)의 듀티비를 계산하여 출력한다.
지령치 전류 제어부(530)는 RS F/F의 출력신호(Q)의 듀티비가 0.5보다 크면 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 슬레이브 지령치 전류(iref2)의 크기를 소정값만큼 감소시키고, 출력신호(Q)의 듀티비가 0.5보다 작으면 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측 지령치 전류(iref2)의 크기를 소정값만큼 증가시킨다. 여기서, RS F/F의 출력신호(Q)의 듀티비와 0.5의 편차는 슬레이브 지령치 전류(iref2)의 증감량에 비례한다.
PWM신호발생부(540)는 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제1 검출 전류(idet1), 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제2 검출 전류(idet2), 제1 영전류검출기(ZCD1)로부터의 제1 영전류검출신호, 및 제2 영전류검출기(ZCD2)로부터의 제2 영전류검출신호, 및 슬레이브 지령치 전류(iref2)를 이용하여 제1 및 제2 스위칭소자(SW1, SW2)의 게이트 신호(PWM1, PWM2)를 출력한다. 구체적으로, 제1 영전류검출신호가 0이면, 제1 스위칭소자의 게이트 신호(PWM1)를 "H"레벨로 천이하고, 제1 검출 전류(idet1)가 마스터 지령치 전류(iref1)보다 크거나 같으면, 제1 스위칭소자의 게이트 신호(PWM1)를 "L"레벨로 천이한다. 또한, 제2 영전류검출신호가 0이면, 제2 스위칭소자의 게이트 신호(PWM2)를 "H"레벨로 천이하고, 제2 검출 전류(idet2)가 슬레이브 지령치 전류(iref2)보다 크거나 같으면, 제2 스위칭소자의 게이트 신호(PWM2)를 "L"레벨로 천이한다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 태양광 모듈
120: 마스터 플라이백 컨버터
130: 슬레이브 플라이백 컨버터
140: 충전부
150: 인버터
510: RS F/F
520: PWM 듀티비 계산부
530: 지령치전류 제어부
540: PWM 신호발생부

Claims (5)

  1. 태양광 전류 및 태양광 전압을 출력하는 태양광 패널;
    상기 태양광 페널의 출력단에 결합되고, 제1 게이트 신호에 스위칭되어 상기 태양광 전압을 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 마스터 플라이백 컨버터;
    상기 마스터 플라이백 컨버터와 상기 태양광 패널의 출력단에 병렬결합되고, 제2 게이트 신호에 스위칭되어 소정의 정류된 전압으로 변환하여 출력하는 슬레이브 플라이백 컨버터;
    상기 마스터 플라이백 컨버터의 출력 및 상기 슬레이브 플라이백 컨버터의 출력과 공통으로 결합하여 충전하는 충전부;
    양의 반주기가 반복적으로 입력되는 상기 충전부의 전압을 교류전압으로 변환하여 출력하는 인버터; 및
    상기 태양광전류 및 태양광전압을 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하여 출력하고, 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 교번적으로 생성하는 인터리빙 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 인터리빙 스위칭 제어부는,
    상기 마스터 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제1 게이트 신호를 셋신호(S)로 입력받고, 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 스위칭소자의 제2 게이트 신호(PWM2)를 리셋신호(R)로 입력받는 RS 플립플롭;
    상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비를 계산하여 출력하는 PWM 듀티비 계산부;
    상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비에 따라 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측의 슬레이브 지령치 전류를 제어하는 지령치 전류 제어부; 및
    상기 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제1 검출 전류, 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측에 흐르는 제2 검출 전류, 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 제1 영전류검출기로부터의 제1 영전류검출신호, 및 상기 슬레이브 플라이백 컨버터 내 제2 영전류검출기로부터의 제2 영전류검출신호, 및 상기 슬레이브 지령치 전류를 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 신호를 출력하는 PWM신호발생부
    를 포함하는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스터 플라이백 컨버터는,
    상기 제1 게이트 신호에 제어되어 스위칭하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 스위칭에 따라 1차측에 인가되는 직류전압을 2차측에 유기하는 제1 변압기;
    상기 제1 변압기의 1차측에 흐르는 전류를 검출하는 제1 영전류검출기; 및
    상기 제1 변압기의 2차측에 유기되는 전압을 정류하는 제1 다이오드
    를 포함하는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 지령치 전류 제어부는,
    상기 RS 플립플롭의 출력신호의 듀티비가 0.5보다 크면 상기 슬레이브 지령치 전류의 크기를 소정값만큼 감소시키고, 상기 출력신호의 듀티비가 0.5보다 작으면 상기 슬레이브 지령치 전류의 크기를 소정값만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 PWM신호발생부는,
    상기 제1 영전류검출신호가 0이면, 상기 제1 게이트 신호를 "H"레벨로 천이시키고,
    상기 제1 검출 전류가 상기 마스터 플라이백 컨버터 내 변압기 1차측의 마스터 지령치 전류보다 크거나 같으면, 상기 제1 게이트 신호를 "L"레벨로 천이시키고,
    상기 제2 영전류검출신호가 0이면, 상기 제2 게이트 신호를 "H"레벨로 천이시키고,
    상기 제2 검출 전류가 상기 슬레이브 지령치 전류보다 크거나 같으면, 상기 제2 게이트 신호를 "L"레벨로 천이시키는
    것을 특징으로 하는 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치.
KR1020130067167A 2013-06-12 2013-06-12 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치 KR101292593B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130067167A KR101292593B1 (ko) 2013-06-12 2013-06-12 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130067167A KR101292593B1 (ko) 2013-06-12 2013-06-12 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101292593B1 true KR101292593B1 (ko) 2013-08-16

Family

ID=49219736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130067167A KR101292593B1 (ko) 2013-06-12 2013-06-12 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101292593B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865672A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 佛山科学技术学院 一种光伏微型逆变器系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931919A (en) 1988-07-14 1990-06-05 Sundstrand Corp. System for converting variable frequency multiple phase alternating current into constant frequency multiple phase alternating current with neutral
US5991172A (en) * 1996-06-21 1999-11-23 Delta Electronics, Inc. AC/DC flyback converter with improved power factor and reduced switching loss
US7026727B2 (en) 2002-12-20 2006-04-11 Honeywell International Inc. Power supply with multiple transformer current sharing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931919A (en) 1988-07-14 1990-06-05 Sundstrand Corp. System for converting variable frequency multiple phase alternating current into constant frequency multiple phase alternating current with neutral
US5991172A (en) * 1996-06-21 1999-11-23 Delta Electronics, Inc. AC/DC flyback converter with improved power factor and reduced switching loss
US7026727B2 (en) 2002-12-20 2006-04-11 Honeywell International Inc. Power supply with multiple transformer current sharing

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE 논문(제목: Interleaved Active Clamp Flyback Inverter using a Synchronous Rectifier for Photovoltaic AC Module System), 논문발표 2011년 *
IEEE 논문(제목: Interleaved Active Clamp Flyback Inverter using a Synchronous Rectifier for Photovoltaic AC Module System), 논문발표 2011년*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865672A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 佛山科学技术学院 一种光伏微型逆变器系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9584044B2 (en) Technologies for converter topologies
Ji et al. Dual mode switching strategy of flyback inverter for photovoltaic AC modules
Manoharan et al. A PV power conditioning system using nonregenerative single-sourced trinary asymmetric multilevel inverter with hybrid control scheme and reduced leakage current
US20140211529A1 (en) Methods and systems for operating a bi-directional micro inverter
US8755202B2 (en) Electric generating system with a controller controlling a snubber device
CN103259434A (zh) 原边单相桥-副边三相桥高频链逆变器及其数字控制系统和方法
KR101426696B1 (ko) 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치
EP2658109A1 (en) Power converting apparatus, operating method thereof, and solar power generation system
US20140169055A1 (en) Non-isolated dc/ac inverter
Kang et al. Active clamp flyback inverter considering leakage inductance of transformer for photovoltaic AC modules
Ansari et al. A new control method for an interleaved flyback inverter to achieve high efficiency and low output current THD
Khalilian et al. New single-stage soft-switching flyback inverter for AC module application with simple circuit
Zhang et al. A capacitor voltage balancing method with zero-voltage switching for split phase inverter
Shafeeque PV fed flyback DC-AC inverter with MPPT control
KR101224741B1 (ko) Ｄｃ/ｄｃ 변환 장치 및 이를 포함하는 태양전지 발전 시스템
KR101292593B1 (ko) 인터리빙 방식 계통 연계 모듈형 태양광 전력 변환 장치
Arif et al. A new asymmetrical multilevel inverter topology with reduced device counts
CN106411165B (zh) 一种谐振式逆变器电路及其控制方法
Bilakanti et al. Single stage soft-switching tri-port converter for integrating renewable source and storage with grid through galvanic isolation
Prakash et al. Solar Photovoltaic Array fed Push-Pull Buck DC-DC Converter for Telecom Load
KR101398679B1 (ko) 전력계통 연계형 태양전지의 전력변환 시스템
Abd Rahim et al. Design and implementation of a stand-alone microinverter with push-pull DC/DC power converter
Xu et al. Closed-loop pulse energy modulation of a three-switch buck-boost inverter
Sebastian A flyback dcm dc-ac converter for pv applications
JP2011193704A (ja) 直流−交流電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160623

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170628

Year of fee payment: 5