KR101351748B1 - Controller for solar photovoltaic power generation and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부분 음영 상태에서도 신속하게 최대의 전력을 발전시킬 수 있는 태양광 발전 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar power generation control device and a control method thereof, and more particularly, to a solar power generation control device and a control method that can generate the maximum power quickly even in a partial shadow state.
일반적으로 태양광 발전 모듈의 전압 및 전력 곡선은 도 1에 도시된 바와 같은 특유의 특성 곡선을 갖는다.In general, the voltage and power curves of photovoltaic modules have unique characteristic curves as shown in FIG. 1.
도 1에서 그래프 상의 가로축은 전압 축이고, 세로축은 전력 축이다.In Figure 1 the horizontal axis on the graph is the voltage axis, the vertical axis is the power axis.
동 도면에 도시된 바와 같이 동일한 조건(예를 들어 태양의 밝기, 기온 등이 동일한 조건) 하에서 태양광 발전 모듈이 발전할 수 있는 최대 전력은 전압의 변화량과 전력의 변화량의 비가 0이 되는 지점, 즉, 봉우리에 해당되는 지점(Ppeak)에 해당한다.As shown in the figure, the maximum power that the photovoltaic module can generate under the same condition (for example, the condition of the same brightness and temperature of the sun) is the point where the ratio of the change in voltage and the change in power becomes zero, That is, it corresponds to the point (Ppeak) corresponding to the peak.
따라서 태양광 발전 모듈로 하여금 최대 전력을 공급하도록 하기 위해서는 태양광 발전 모듈의 단자 전압을 봉우리에 해당하는 전압(Vpeak)으로 맞출 필요가 있고, 이러한 전압 제어는 스위칭 소자를 포함하는 인버터 회로 등을 이용하는 경우 스위칭 소자의 게이트 단자에 적절한 듀티비를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 인가하는 방식으로 이루어질 수 있다.Therefore, in order for the photovoltaic module to supply maximum power, it is necessary to adjust the terminal voltage of the photovoltaic module to a voltage corresponding to the peak (Vpeak), and such voltage control uses an inverter circuit including a switching element. In this case, a pulse width modulation (PWM) signal having an appropriate duty ratio may be applied to the gate terminal of the switching device.
여기서 인버터 회로는 태양광 발전 모듈에서 발생되는 직류 전압을 교류 전압으로 전환시키기 위해 구성되는 것으로서, 인버터 회로의 구성 및 전압 제어에 의해 태양광 발전 모듈의 단자 전압을 변화시키는 것은 기 공지된 기술에 불과하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.Here, the inverter circuit is configured to convert the DC voltage generated in the photovoltaic module into an alternating voltage, and it is only a known technique to change the terminal voltage of the photovoltaic module by the configuration and voltage control of the inverter circuit. Therefore, more detailed description will be omitted.
도 1에 도시된 바와 같은 특성을 보이는 경우 최대 전력 점을 찾기 위한 알고리즘에는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 Perturb & Observe (일명 P&O) 방식과 Incremental Conductance(일명 IncCond) 방식 등이 있다.When the characteristics as shown in Figure 1, there are various algorithms for finding the maximum power point, for example, Perturb & Observe (aka P & O) and Incremental Conductance (aka IncCond).
P&O 방식은 태양전지 어레이의 출력전압을 주기적으로 증가 감소시키고 이전의 출력전력과 현재의 출력전력을 비교하여 최대 전력 동작점을 찾는 것이고, IncCond 방식은 태양전지 출력의 컨덕턴스와 증분 컨덕턴스를 비교하여 최대 전력동작점을 추종하는 방법이다.The P & O method periodically increases and decreases the output voltage of the solar cell array and finds the maximum power operating point by comparing the previous output power with the current output power.The IncCond method compares the conductance and the incremental conductance of the solar cell output to the maximum. It is a method of following the power operating point.
어떤 방식이든 특정 시작점으로부터 시작하여 도 1의 봉우리에 해당하는 부분을 찾아간다는 점에서 동일하다.Either way is the same in that it starts from a specific starting point and finds the part corresponding to the peak of FIG.
한편, 태양 전지 즉, 하나의 솔라 셀은 그 출력 전압이 작아서 수십 개 또는 경우에 따라서는 수백 개를 직렬로 연결하여 사용하는데, 이처럼 복수 개의 솔라 셀을 하나의 패널에 조립한 것을 솔라 모듈 또는 PV(PHOTOVOLTAIC) 모듈이라고 한다.On the other hand, a solar cell, that is, one solar cell has a small output voltage, and thus several tens or in some cases hundreds are connected in series. Thus, a plurality of solar cells are assembled into one panel. It is called a (PHOTOVOLTAIC) module.
그런데 태양광 발전 모듈은 이러한 PV 모듈이 복수 개 모여서 구성되는데, 태양광 발전 모듈의 일부에 그림자가 지는 경우 즉, 복수 개의 PV 모듈 중 일부에는 태양 빛이 도달하지만 또 다른 일부에는 태양 빛이 도달하지 못하게 되거나 도달하는 빛의 세기가 다른 PV 모듈들에 비하여 상당한 정도로 약하게 되는 경우가 발생할 수 있다.However, the photovoltaic module is composed of a plurality of such PV modules, that is, when some of the photovoltaic modules are shadowed, that is, some of the plurality of PV modules reach the sun light, but others do not reach the sun light It may occur that the intensity of light that is lost or reached reaches a considerable extent weaker than other PV modules.
이처럼 태양광 발전 모듈 전체로 보았을 때 일부 영역에 음영이 발생하는 것을 부분 음영 상태라 한다.As such, when the entire photovoltaic module is viewed as a whole, shading occurs in some areas is called a partial shading state.
부분 음영 상태가 발생하는 경우에는 도 1의 전압, 전력 특성 곡선은 변하게 되는데, 예를 들어 도 2와 같이 기울기가 0인 지점이 복수 개 발생하는 형태로 변하게 된다.When the partial shadow state occurs, the voltage and power characteristic curves of FIG. 1 are changed. For example, as shown in FIG.
도 2에서는 기울기가 0인 지점 즉, 그래프 상에서 봉우리에 해당하는 부분이 2개인 것을 일 예로 하였으나 이는 3개, 4개 등 더 많이 발생할 수도 있고, 또한 최고점을 나타내는 봉우리의 위치가 부분 음영 상태에 따라 달라질 수 있다.In FIG. 2, an example in which the slope is 0, that is, two peaks on the graph correspond to one example, may be three or four more. Also, the position of the peak representing the highest point may vary depending on the state of partial shadowing. Can vary.
그런데 이처럼 전압, 전력 그래프 상에서 봉우리가 여러 개 발생한 경우에는 하나의 봉우리만 있을 때 적용되던 최대 전력점 추종 방식만으로는 신속한 전력점 추종이 이루어지지 않거나 또는 잘못된 위치를 최대 전력점이라고 판단할 수도 있다.However, when there are several peaks on the voltage and power graphs, the maximum power point tracking method applied when only one peak is used does not allow rapid power point tracking or the wrong position may be determined as the maximum power point.
예를 들어 도 2에서는 Ppeak1과 Ppeak2 점이 발생하고 있지만 그 중 Ppeak1 점의 전력이 Ppeak2 점의 전력보다 큼에도 불구하고, Ppeak2점에서의 전압변화량의 전력 변화량의 비가 0이 된다는 이유만으로 최대 전력점인 잘못 판단할 수도 있는 것이다.For example, although Ppeak1 and Ppeak2 points are generated in FIG. 2, even though the power of Ppeak1 point is greater than that of Ppeak2 point, the peak power point is 0 only because the ratio of the power change amount of the voltage change amount at Ppeak2 point is zero. You might be wrong.
그렇다고 부분 음영 상태 발생 여부에 상관없이 전력 추종하는 과정 내내 전 영역을 스캔(즉, 레퍼런스 전압을 가능한 전 영역에 인가해 가면서 최대 전력 점을 찾음)하는 것은 신속한 제어에 걸림돌로 작용할 수 있다.However, regardless of whether a partial shadow occurs, scanning the entire area (ie finding the maximum power point by applying the reference voltage across all possible areas) can be a barrier to rapid control throughout the power tracking process.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 부분 음영 상태가 발생하더라도 신속한 최대 전력점을 추종할 수 있도록 하는 태양광 발전 제어 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a photovoltaic control device and a method of controlling the same, capable of quickly following a maximum power point even when a partial shadow state occurs.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지령값을 조정하면서 태양광 발전 시스템이 부하에 최대 전력을 공급하도록 제어하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법은, 부분 음영 상태를 판단하는 단계와; 상기 단계의 판단 결과 부분 음영 상태라고 판단하는 경우 글로벌 MPPT 실행 과정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 글로벌 MPPT 실행 과정은, 기 설정된 간격만큼 임시 레퍼런스 지령값을 변경시키면서 로컬 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 실행 지점을 찾는 단계와; 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 판단하는 단계와; 각각의 로컬 MPPT 실행 지점에서 로컬 MPPT를 실행함에 따라 판단되는 전력 피크치 중 가장 큰 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 상기 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하는 단계와; 상기 단계에서 선정된 글로벌 레퍼런스 지령값을 기초로 상기 지령값을 설정하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, a control method of a photovoltaic power generation control device for controlling a photovoltaic power generation system to supply maximum power to a load while adjusting a command value according to the present invention includes: determining a partial shadow state; And if it is determined that the partial shadowing state is a result of performing the global MPPT execution process, the global MPPT execution process may include local maximum power point tracking (MPPT) while changing the temporary reference command value by a predetermined interval. Finding an execution point; Whenever the local MPPT execution point is found, executing the local MPPT to determine a power peak value and a temporary reference command value corresponding to the power peak value; Selecting a temporary reference command value corresponding to the largest power peak value among the power peak values determined by executing the local MPPT at each local MPPT execution point, as the global reference command value; And setting the command value based on the global reference command value selected in the step.
또, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지령값을 조정하면서 태양광 발전 시스템이 부하에 최대 전력을 공급하도록 제어하는 태양광 발전 제어 장치는, 부분 음영 상태를 판단하는 부분 음영 상태 판단부와; 상기 부분 음영 상태 판단부의 판단 결과 부분 음영 상태로 판단된 이후 기 설정된 간격만큼 임시 레퍼런스 지령값을 변경시키면서 로컬 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 실행 지점을 찾는 로컬 MPPT 실행 지점 써치부와; 상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부가 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 판단하는 로컬 MPPT 실행부와; 각각의 로컬 MPPT 실행 지점에서 로컬 MPPT를 실행함에 따라 판단되는 전력 피크치 중 가장 큰 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 상기 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하고, 상기 선정된 글로벌 레퍼런스 지령값을 기초로 상기 지령값을 설정하는 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부를 포함하여 구성된다.Further, in order to achieve the above object, the photovoltaic power generation control device for controlling the photovoltaic power generation system to supply the maximum power to the load while adjusting the command value according to the present invention includes a partial shade state determination unit that determines a partial shade state. Wow; A local MPPT execution point search unit for searching for a local maximum power point tracking (MPPT) execution point while changing the temporary reference command value by a predetermined interval after the partial shadow state determination unit determines that the partial shadow state is determined; A local MPPT execution unit configured to determine a power peak value and a temporary reference command value corresponding to the power peak value by executing a local MPPT whenever the local MPPT execution point search unit finds a local MPPT execution point; The temporary reference command value corresponding to the largest power peak value among the power peak values determined by executing the local MPPT at each local MPPT execution point is selected as the global reference command value, and based on the selected global reference command value, And a global reference command value selection unit for setting a command value.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 태양광 발전 시스템에 부분 음영 상태가 발생한 경우에도 최대 전력점을 추종하도록 제어할 수 있다. 특히 로컬 MPPT 영역을 찾아 갈 때는 기 설정된 전압 간격으로 변경(예를 들어 큰 폭으로 레퍼런스 전압을 변경)하여 신속하게 찾아가도록 하고, 로컬 MPPT 영역을 찾은 후에는 로컬 MPPT를 실행시켜 전압-전력 특성 곡선에서 봉우리에 해당하는 부분의 전력 피크 점을 찾고, 각 봉우리의 전력 피크 점을 비교하도록 함으로써 정확한 최대 전력점을 찾을 수 있다.As described above, according to the present invention, even when a partial shadow state occurs in the photovoltaic power generation system, the maximum power point can be controlled. In particular, when searching for a local MPPT region, change the preset voltage interval (for example, by changing the reference voltage by a large amount) to quickly find the local MPPT region, and after finding the local MPPT region, run the local MPPT to calculate the voltage-power characteristic curve. We can find the exact maximum power point by finding the power peak points of the peaks corresponding to and comparing the power peak points of each peak.
또한, 부분 음영 상태가 서서히 진행되어 부분 음영 상태의 발생을 감지하지 못한 경우에도 기 설정된 시간마다 강제로 글로벌 MPPT가 실행되도록 함으로써 최대 전력 점 추종 실패 횟수를 최대한 줄일 수 있다.In addition, even when the partial shadow state is gradually progressed and the occurrence of the partial shadow state is not detected, the global MPPT may be forcibly executed at each preset time, thereby reducing the maximum number of power point tracking failures.
도 1은 정상 상태에서 태양광 발전 시스템의 전력-전압 특성 곡선의 일 예이고,
도 2는 부분 음영 상태에서 태양광 발전 시스템의 전력-전압 특성 곡선의 일 예이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치의 기능 블록도이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치의 제어 흐름도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치 실행 결과를 비교하고, 그 때의 전압, 전류 파형 캡처 화면을 나타낸 도면이다.1 is an example of a power-voltage characteristic curve of a solar power system in a steady state,
2 is an example of a power-voltage characteristic curve of a photovoltaic system in a partially shaded state,
3 is a functional block diagram of a solar power control apparatus according to an embodiment of the present invention,
4 to 6 is a control flowchart of the solar power control device according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a view illustrating a screen of capturing voltage and current waveforms at the time of comparing a result of executing a photovoltaic power generation control device according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 태양광 발전 제어 장치(100)는 일종의 지령값을 조정하면서 태양광 발전 모듈이 공급하는 전력이 최대가 되도록 하는 장치로서, 예를 들어 태양광 발전 모듈의 단자 전압을 변동시켜 태양광 발전 모듈이 공급하는 전력이 최대가 되도록 할 수 있다. 태양광 발전 모듈의 단자 전압은 앞서 언급한 바와 같이 인버터 회로의 스위칭 소자의 단속에 의해 변경시킬 수 있고, 이러한 인버터 회로 등의 구성 그 자체는 기 공지된 것에 불과하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.The photovoltaic power
태양광 발전 제어 장치(100)는 상술한 바와 같이 태양광 발전 모듈의 단자 전압을 변경시키는 것과 같이 전압 제어를 할 수도 있지만 그 외 전류 제어를 할 수도 있는 등 다양한 제어 방식이 가능하다.As described above, the solar
다만 이하 설명의 편의를 위해 태양광 발전 제어 장치(100)가 내리는 지령값은 전압값인 것을 일 예로 한다.However, for convenience of description below, the command value issued by the solar
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 메인 MPPT 실행부(110)와 글로벌 MPPT 실행부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.The solar
여기서 메인 MPPT 실행부(110)는 부분 음영 상태가 발생하지 않은 정상상태인 경우 최대 전력점을 추종하도록 제어(즉, 메인 MPPT 실행 제어)하는 것으로서, 이처럼 부분 음영 상태가 발생하지 않은 경우의 최대 전력점 추종 방식은 P&O 방식 또는 IncCond 방식 등을 활용한 기 공지된 기술을 이용할 수 있다. 이러한 기 공지된 기술들은 모두 각각의 알고리즘에 따라 지령값(예를 들어 레퍼런스 전압값)을 조정하면서 최대 전력점을 추종하도록 하는 것이다. 이하 지령값을 조정하면서 최대 전력점을 추종하도록 제어하는 메인 MPPT 실행과 관련한 설명은 가급적 생략하기로 한다.Here, the main
이러한 메인 MPPT 실행부(110)는 부분 음영 상태 판단부(111), 카운터(112), 호출부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.The main
부분 음영 상태 판단부(111)는 부분 음영 상태를 판단하는 기능을 수행하는 것으로서, 예를 들어 전력 변화를 추적하여 부분 음영 상태가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.The partial shadow
다른 예로써 부분 음영 상태는 태양광 발전 시스템의 컨덕턴스나 임피던스의 변화량 등을 조사하거나, 또는 별도로 구비되는 PV 모듈별 밝기 센서를 활용하는 등 다양한 방식으로 판단할 수 있다.As another example, the partial shadow state may be determined in various ways, such as by examining the amount of change in conductance or impedance of the photovoltaic system or by using a brightness sensor for each PV module.
이하에서는 편의상 부분 음영 상태 판단부(111)는 전력 변화에 따라 부분 음영 상태를 판단하는 것을 일 예로 한다.In the following description, for example, the partial shadow
즉, 부분 음영 상태 판단부(111)는 기 설정된 간격(전압 간격 또는 시간 간격)에서 태양광 발전 시스템이 공급하는 전력의 변화가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 구체적으로 기 설정된 값 이상으로 떨어지는 경우 부분 음영 상태라고 판단할 수 있다.That is, the partial shadow
카운터(112)는 카운트 기능 즉, 시간 경과를 누적 저장하는 기능을 수행하는데, 카운터(112)의 이러한 기능은 후술하는 호출부(113)에서 이용하게 된다.The
호출부(113)는 메인 MPPT 실행부(110)가 실행되는 중 소정의 조건이 만족되는 경우 글로벌 MPPT 실행부(120)의 실행을 호출하는 기능을 수행한다.The
예를 들어 호출부(113)는 부분 음영 상태 판단부(111)의 판단 결과 부분 음영 상태로 판단된 경우에 글로벌 MPPT 실행부(120)의 실행을 호출할 수 있다. 여기서 글로벌 MPPT 실행부(120)의 실행을 호출한다는 의미는 예를 들어 글로벌 MPPT 실행부(120)에 포함되는 각 구성요소들이 동작하도록 제어한다는 것을 의미한다.For example, the
또 다른 예로써 호출부(113)는 부분 음영 상태 판단부(111)의 판단 결과 부분 음영 상태가 되지 않았더라도, 카운터(112)에 의해 기 설정된 시간의 경과를 감지하는 경우에 글로벌 MPPT 실행부(120)의 실행을 호출할 수 있다.As another example, the
한편, 글로벌 MPPT 실행부(120)는 앞서 언급한 바와 같이 부분 음영 상태가 발생한 경우에 실행되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121), 로컬 MPPT 실행부(122), 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부(123), 복귀부(124)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, as described above, the global
로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)는 부분 음영 상태 판단부(111)의 판단 결과 부분 음영 상태로 판단된 이후 호출부(113)의 호출에 따라 가장 먼저 실행되는 것으로서, 기 설정된 간격(예를 들어 전압 간격)만큼 임시 레퍼런스 지령값(예를 들어 임시 레퍼런스 전압값)을 변경시키면서 로컬 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 실행 지점을 찾는 과정을 시작한다.The local MPPT execution
여기서 임시 레퍼런스 지령값은 글로벌 MPPT 실행부(12)의 실행 중에 태양광 발전 시스템이 공급하는 전력이 변경될 수 있도록 하는 일종의 제어 신호로써, 예를 들어 임시 레퍼런스 지령값의 변화에 따라 태양광 발전 시스템의 단자 전압은 변하게 되고, 결국 태양광 발전 시스템이 공급하는 전력은 변하게 된다.Here, the temporary reference command value is a kind of control signal that allows the power supplied by the solar power generation system to be changed during the execution of the global MPPT execution unit 12. For example, the temporary reference command value may be changed according to the change of the temporary reference command value. The terminal voltage of is changed and eventually the power supplied by the photovoltaic system is changed.
이러한 '임시 레퍼런스 지령값'은 태양광 발전 장치(100)가 공급하는 전력의 크기를 변경시키도록 하는 제어신호라는 점에서 앞서 설명한 메인 MPPT 실행부의 '지령값'과 동일하나, 다만 그 제어 신호를 생성하는 주체가 부분 음영 상태의 판단에 따라 구동되는 글로벌 MPPT 실행부(120)라는 점에서 차이가 있을 뿐이다. 그리고 임시 레퍼런스 지령값은 전압 제어를 위한 전압 지령값 또는 전류 제어를 위한 전류 지령값에 해당할 수 있다.The 'temporary reference command value' is the same as the 'command value' of the main MPPT execution unit described above in that it is a control signal for changing the magnitude of power supplied by the
임시 레퍼런스 지령값을 공급함에 따라 태양광 발전 시스템의 단자 전압을 변경시키는 과정은 앞서 언급한 바와 같이 인버터 회로의 스위칭 소자 제어에 의해 이루어질 수 있는데 이는 공지 기술에 해당하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.As described above, the process of changing the terminal voltage of the photovoltaic system by supplying the temporary reference command value may be performed by controlling the switching element of the inverter circuit.
로컬 MPPT 실행 지점은 로컬 MPPT 실행을 시작하기 위한 지점을 의미하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 전압, 전력 특성 그래프에서 여러 개의 봉우리가 형성된 경우 각각의 봉우리에서의 피크 점을 찾는 과정은 로컬 MPPT 실행에 해당하고, 그러한 로컬 MPPT 실행은 바로 로컬 MPPT 실행 지점에 시작되는 것이다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술토록 한다.The local MPPT execution point refers to a point for starting local MPPT execution, and as shown in FIG. 2, when multiple peaks are formed in the voltage and power characteristic graph, the process of finding the peak point at each peak is performed by the local MPPT. This is a run, and such a local MPPT run is started at the local MPPT run point. A more detailed description thereof will be given later.
구체적으로, 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)는 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 음의 방향과 양의 방향 중 어느 하나의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 임시 레퍼런스 지령값을 이동(변경)시킨 후, 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 앞서 이동된 방향과 다른 반대의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 임시 레퍼런스 지령값을 이동시키면서 로컬 MPPT 실행 지점을 찾는 과정을 수행할 수 있다.Specifically, the local MPPT execution
이하에서는 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)는 먼저 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 시작하여 음의 방향으로 기 설정된 최소 전압 임계치까지 임시 레퍼런스 지령값을 기 설정된 크기만큼 순차적으로 이동(변경)시키면서 로컬 MPPT 실행 지점을 찾고, 그 후에 앞서 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 시작하여 양의 방향으로 기 설정된 최대 전압 임계치까지 임시 레퍼런스 지령값을 기 설정된 크기만큼 순차적으로 이동(변경)시키면서 로컬 MPPT 실행 지점을 찾는 것을 일 예로 한다.Hereinafter, the local MPPT execution
여기서 음의 방향과 양의 방향은 각각 임시 레퍼런스 지령값을 차감시키는 것과 증가시키는 것에 해당하는데, 그 임시 레퍼런스 지령값에 대한 음의 방향 또는 양의 방향 전압 이동의 시작점은 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에 해당하지만 이동 중에 그 기준점은 변경될 수도 있다.The negative direction and the positive direction correspond to subtracting and increasing the temporary reference command value, respectively. The starting point of the negative or positive voltage shift with respect to the temporary reference command value is the point in time at which the partial shadow state is determined. It corresponds to the command value of, but the reference point may be changed during the movement.
즉, 후술하는 바와 같이 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)가 임시 레퍼런스 지령값을 변경시키는 중에 로컬 MPPT 실행 지점을 찾은 경우에는 로컬 MPPT 실행부(122)가 동작하게 되는데, 이때 MPPT 실행부의 실행에 따라 전력 피크 점을 찾은 경우에는 해당 전력 피크 점에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값이 그 동일한 방향 이동(변경)의 기준점이 될 수도 있는 것이다.That is, when the local
로컬 MPPT 실행 지점을 판단함에 있어서, 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)는 임시 레퍼런스 지령값을 음의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값(전압값) 점에서의 지령치(전압) 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 작거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단할 수 있고, 임시 레퍼런스 지령값을 양의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값(전압값) 점에서의 지령치(전압) 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 크거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단할 수 있다. 이에 대해서는 아래 플로우차트에 대한 설명에서 보다 상세히 하도록 한다.In determining the local MPPT execution point, when the local MPPT execution
로컬 MPPT 실행부(122)는 앞서 잠깐 언급한 바와 같이 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)가 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 판단하는 기능을 수행한다.As mentioned earlier, the local
이때 로컬 MPPT 실행부(122)에 의해 판단된 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값은 일시 저장될 수도 있다.In this case, the power peak value determined by the local
즉, 로컬 MPPT 실행부(122)는 로컬 MPPT 실행 지점을 시작으로 로컬 MPPT를 실행하여 해당 로컬 MPPT 영역에서의 전력 피크치를 판단하게 되는 것이다.That is, the local
여기서 로컬 MPPT 실행 지점을 찾았다는 것은 도 2에서 보인 바와 같이 각각의 봉우리가 존재하는 영역을 발견했다는 의미이고, 이러한 의미에서 봉우리가 존재하는 영역을 해당 로컬 MPPT 영역이라 할 수 있고, 이때 로컬 MPPT 실행부(122)는 로컬 MPPT를 실행하여 해당 봉우리 존재 영역(해당 로컬 MPPT 영역)에서의 전력 피크치 즉, 봉우리 정상에 해당하는 위치의 전력 값을 판단하는 것이다.In this case, finding a local MPPT execution point means that each region where peaks exist is found as shown in FIG. 2. In this sense, an area where peaks exist can be referred to as a corresponding local MPPT region. The
본 실시예에서 로컬 MPPT 영역은 봉우리를 포함하는 영역인 것을 일 예로 하고 있으나 반드시 이에 국한되는 것은 아니고, 로컬 MPPT 실행 지점으로부터 시작하여 얼마만큼의 영역내에서 로컬 MPPT를 실행시킬 것인가는 다양하게 변경 가능하다.In the present embodiment, the local MPPT region is an example including a peak, but the present invention is not limited thereto. The local MPPT region can be changed in various ways starting from the local MPPT execution point. Do.
로컬 MPPT를 실행함에 있어서는 앞서 설명한 메인 MPPT의 실행과 마찬가지로 P&O 방식 또는 IncCond 방식 등을 활용한 기 공지된 기술이 이용될 수 있고, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.In executing the local MPPT, a well-known technique using a P & O method or an IncCond method may be used, similar to the execution of the main MPPT described above, and a detailed description thereof will be omitted.
본 실시예에서 '글로벌'과 '로컬'은 도 2에 도시된 바와 같이 부분 음영 상태에서 나타나는 여러 개의 봉우리의 존재(전압과 전력 관련 특성 그래프에서의 존재)를 전제로 서로 구별하기 위해 차용한 용어로서, '글로벌'은 가용한 전 영역을 통틀어 최대 전력점을 찾아간다는 점을 부각하기 위해 차용한 용어이고, '로컬'은 전 영역 중 일부 구간별(예를 들어 각각의 봉우리 포함 영역 별) 전력 피크점을 찾아간다는 점을 부각하기 위해 차용한 용어이다.In this embodiment, 'global' and 'local' are terms borrowed to distinguish each other on the premise of the presence of several peaks appearing in a partially shaded state as shown in FIG. 'Global' is a term borrowed to emphasize the fact that the maximum power point is found throughout all available areas, and 'Local' is power for some sections of the whole area (e.g. for each peak containing area). The term is borrowed to highlight the point of finding the peak.
이처럼 로컬 MPPT 실행부(122)는 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)에 의해 로컬 MPPT 실행 지점을 발견할 때마다 수행되는 것이므로, 그러한 로컬 MPPT 실행과정이 종료된 이후에는 다시 로컬 MPPT 실행 지점 써치부(121)에 의해 또 다른 로컬 MPPT 실행 지점을 찾아가는 과정이 반복된다.As such, since the local
글로벌 레퍼런스 지령값 선정부(123)는 각각의 로컬 MPPT 실행 지점에 대응되는 각 로컬 MPPT 영역에서 판단된 전력 피크치 중 가장 큰 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값값을 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하는 기능을 수행한다.The global reference command
즉, 부분 음영 상태에서 나타나는 봉우리 중 가장 큰 전력 값을 갖는 지점의 지령값(전압값)을 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하여 앞서 설명한 메인 MPPT 실행 과정에 반영되도록 되도록 하는 것이다. 예를 들어 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부(123)은 메인 MPPT 실행부(110)의 지령값이 글로벌 레퍼런스 지령값과 동일한 값으로 설정되도록 함으로써, 메인 MPPT 실행부(110)가 해당 새로 설정된 지령값을 기초로 메인 MPPT 실행 과정을 수행하도록 하는 것이다.That is, the command value (voltage value) of the point having the largest power value among the peaks appearing in the partial shadow state is selected as the global reference command value to be reflected in the main MPPT execution process described above. For example, the global reference command
복귀부(124)는 소정의 조건이 만족되는 경우 글로벌 MPPT 실행부(120)의 실행을 종료하고 메인 MPPT 실행부(110)로 복귀시키는 기능을 수행한다.The
예를 들어 복귀부(124)는 글로벌 레퍼런스 지령값이 선정된 경우 복귀할 수 있지만, 글로벌 MPPT 실행 과정 중에 전력 변화의 차이가 기 설정된 값을 초과하는 경우 해당 글로벌 MPPT 실행 과정을 빠져나가 복귀할 수도 있다.For example, the
예를 들어 글로벌 MPPT 실행 과정 중에 기 설정된 값을 초과하는 정도의 큰 전력 증가가 있는 경우에는 부분 음영 상태가 해제되었다고 볼 수 있으므로, 복귀부(124)는 부분 음영 상태의 존재를 전제로 수행하는 글로벌 MPPT 실행 과정을 빠져 나가 원래의 MPPT 수행과정에 해당하는 메인 MPPT 수행과정이 이루어지도록 하는 것이다.For example, when there is a large power increase exceeding a preset value during the execution of the global MPPT, the partial shaded state may be regarded as being released, and thus the
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 제어 장치(100)의 제어 과정을 설명한다.Hereinafter, a control process of the solar power
우선, 도 4는 글로벌 MPPT 실행 진입 이전의 과정을 나타내고 있다.First, Figure 4 shows the process before entering the global MPPT execution.
우선, 메인 MPPT를 실행시키기 위한 초기의 지령값을 설정하게 되는데(단계 S1), 예를 들어 태양광 발전 시스템이 어떠한 부하에도 연결되지 않은 상태에서 측정되는 Voc 값의 85%를 지령값(레퍼런스 전압값)으로 설정할 수 있다. 다만 이는 일 예에 해당하므로 얼마든지 변경 가능하다.First, an initial reference value for executing the main MPPT is set (step S1). For example, 85% of the Voc value measured when the solar power system is not connected to any load is referred to as the reference value (reference voltage). Value). However, this is an example and can be changed as much as possible.
설정된 지령값에 따라 태양광 발전 시스템이 생성한 전압 및 전류를 측정하고, 메인 MPPT를 수행하기 위한 일 예로써 P&O 서브루틴을 호출한다(단계 S3).The voltage and current generated by the photovoltaic power generation system are measured according to the set command value, and the P & O subroutine is called as an example for performing the main MPPT (step S3).
P&O 서부루틴의 수행은 최대 전력점 추종에 성공할 때까지(단계 S5) 반복된다(단계 S3).The execution of the P & O western routine is repeated until the maximum power point following is successful (step S5) (step S3).
최대 전력점 추종에 성공한 이후(단계 S5), 일종의 변수인 flag를 1로 설정하고, 마지막 MPP 정보, 예를 들어 Pmax_last(마지막 전력 최대치 측정값), Vm_last(Pmax_last에 대응되는 전압 값)를 저장한다(단계 S7).After successful tracking of the maximum power point (step S5), a flag, which is a kind of variable, is set to 1, and the last MPP information, for example, Pmax_last (last power maximum measurement value) and Vm_last (voltage value corresponding to Pmax_last) are stored. (Step S7).
이후 전력의 변화량(ΔP)을 계산하고(단계 S9), 전력의 변화량이 기 설정된 전력 변화량 값(ΔP1 : 부분 음영 상태 여부를 판단하기 위해 기 설정된 값)보다 더 크지 않은 경우에는(단계 S11) 정상 상태를 유지하고 있는 것이므로 다시 단계 S3으로 돌아가 다시 진행한다.Then, the change amount of power ΔP is calculated (step S9), and if the change amount of power is not larger than the preset power change value (ΔP1: a predetermined value for determining whether the state is partially shaded) (step S11), it is normal. Since the state is maintained, the process returns to step S3 again.
만일 전력의 변화량(ΔP)이 기 설정된 전력 변화량 값(ΔP1)보다 더 큰 경우에는(단계 S11) 부분 음영 상태가 발생하였다고 판단하고, 일종의 변수들의 초기값을 설정한 후(Vm_init=Vm_last, Vm_peak=Vref)(단계 S13), 글로벌 MPPT의 실행을 호출하게 된다(단계 S15).If the change amount of power ΔP is greater than the preset power change value ΔP1 (step S11), it is determined that a partial shadow state has occurred, and after setting an initial value of a kind of variables (Vm_init = Vm_last, Vm_peak = Vref) (step S13), the execution of the global MPPT is called (step S15).
이하에서는 도 5를 참조하여 글로벌 MPPT의 실행 과정에 대해서 설명한다.Hereinafter, the execution process of the global MPPT will be described with reference to FIG. 5.
우선, 태양광 발전 제어 장치(100)는 임시 레퍼런스 지령값을 설정(Vref=Vm_last-i×ΔV1×flag) 하게 되는데(단계 S21) 이는 부분 음영 상태가 판단된 시점의 마지막 지령값(Vm_last)에서 소정의 지령치 간격(ΔV1)에 일정 증분(i)을 곱한 양 만큼 차감한 것을 의미한다. 여기서 flag는 임시 레퍼런스 지령값의 이동(변경) 방향을 결정하는 것으로서, 임시 레퍼런스 지령값을 음의 방향으로 이동시키는 경우에는 '1'이 되고, 양의 방향으로 이동시키는 경우에는 '-1'이 된다.First, the photovoltaic power
이어서 태양광 발전 제어 장치(100)는 전압과 전류를 측정한 후 전력을 계산하는데, 이때 전력의 변화량(ΔP)이 기 설정된 전력의 변화량(ΔP2)보다 크게 되면(단계 S23) 글로벌 MPPT 제어 과정을 종료하여 메인 MPPT 제어로 복귀하게 된다.Subsequently, the
여기서 전력의 변화량(ΔP)이 기 설정된 전력의 변화량(ΔP2)보다 크게 되면 태양광 발전 제어 장치(100)는 부분 음영 상태가 해제 되었다고 판단하여 메인 루프로 복귀(단계 S25)하게 되는 것이다. 즉, 기 설정된 전력 변화량(ΔP2)은 부분 음영 상태의 해제 여부를 판단하기 위해 기 설정된 값이다.If the change amount ΔP of the power is greater than the change amount ΔP2 of the preset power, the solar power
만일 전력의 변화량(ΔP)이 기 설정된 전력의 변화량(ΔP2)보다 크지 않은 경우에는(단계 S23) flag의 값에 따라(즉, 레퍼런스 전압의 이동 방향에 따라) 조건식이 달라지는데, 예를 들어 flag가 1인 경우에는 임시 레퍼런스 지령값이 최소 임계치보다 큰지를 판단하고(단계 S29), flag가 -1인 경우에는 임시 레퍼런스 지령값이 최대 임계치보다 작은지를 판단한다(단계 S45).If the change amount of power ΔP is not greater than the preset change amount of power ΔP2 (step S23), the conditional expression varies depending on the value of the flag (that is, according to the direction of movement of the reference voltage). If 1, it is determined whether the temporary reference command value is larger than the minimum threshold (step S29). If the flag is -1, it is determined whether the temporary reference command value is smaller than the maximum threshold (step S45).
판단 결과 해당 조건들을 만족시키지 않는 경우 즉, 임시 레퍼런스 지령값이 최소 임계치보다 크지 않은 경우에는 음의 방향으로의 이동을 멈추고 양의 방향으로의 이동을 시작하기 위해 변수들을 재설정(flag=1, i=1, Vm_last=Vm_init)한 후(단계 S43) 단계 S21로 돌아가서 임시 레퍼런스 지령값을 양의 방향으로 이동시키는 과정을 진행하고, 판단 결과 임시 레퍼런스 지령값이 최대 임계치보다 작지 않은 경우에는(단계 S45) 양의 방향으로의 이동도 모두 완료된 것으로 판단하여 지령값을 그때까지 확인한 최대 전력치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값(즉, 글로벌 레퍼런스 지령값)으로 설정한 후(단계 S47) 메인 MPPT가 실행되도록 복귀한다(단계 S25). 즉, S47 단계에서의 최종 Vm_peak 값이 글로벌 레퍼런스 지령값에 해당하고, 메인 MPPT 실행 과정에서 이용되는 지령값이 최종 판단된 Vm_peak이 되도록 하는 것이다.If it is determined that the conditions are not met, that is, the temporary reference command value is not greater than the minimum threshold, the variables are reset to stop the movement in the negative direction and start the movement in the positive direction (flag = 1, i = 1, Vm_last = Vm_init) (step S43), the process returns to step S21 to move the temporary reference command value in the positive direction, and when the determination result is not smaller than the maximum threshold value (step S45). After determining that all movements in the positive direction are completed, the command value is set to a temporary reference command value (i.e., a global reference command value) corresponding to the maximum power value checked until then (step S47) so that the main MPPT is executed. It returns to (step S25). That is, the final Vm_peak value in step S47 corresponds to the global reference command value, and the command value used in the main MPPT execution process becomes the final determined Vm_peak.
판단 결과 해당 조건들을 만족시키는 경우 즉, 임시 레퍼런스 지령값이 최소 임계치보다 크거나 임시 레퍼런스 지령값이 최대 임계치보다 작은 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값(전압값) 점에서의 기울기(즉, dP/dV)를 계산한 후(단계 S31), flag 값을 고려한 결과 값 즉,(flag×dP/dV)이 0보다 작거나 같은 경우에는(단계 S33) 로컬 MPPT 실행 지점을 찾았다고 판단하여 로컬 MPPT를 실행하게 되는데, 예를 들어 P&O 서브루틴을 호출하고 새로운 MPP 정보(예를 들어 새로운 최대 전력점 크기인 Pmax_new와, 그때의 전압값인 Vm_new)를 저장한다(단계 S35).When the determination result satisfies the conditions, that is, when the temporary reference command value is larger than the minimum threshold or the temporary reference command value is smaller than the maximum threshold, the slope at the point of the temporary reference command value (voltage value) (that is, dP / dV) is determined. ) Is calculated (step S31), and if the result of considering the flag value, that is, (flag × dP / dV) is less than or equal to 0 (step S33), the local MPPT execution point is determined to be found. For example, the P & O subroutine is called and stored new MPP information (for example, the new maximum power point size Pmax_new and the voltage value Vm_new at that time) (step S35).
만일 새로운 최대 전력점 크기인 Pmax_new가 기존의 최대 전력점 크기인 Pmax_last보다 큰 경우에는(단계 S37) 변수들을 새롭게 설정하고(단계 S39) 단계 S21로 돌아가 다시 진행한다.If the new maximum power point size Pmax_new is larger than the existing maximum power point size Pmax_last (step S37), the variables are newly set (step S39) and the process returns to step S21 again.
만일 새로운 최대 전력점 크기인 Pmax_new가 기존의 최대 전력점 크기인 Pmax_last보다 크지 않거나(단계 S37) 또는 (flag×dP/dV) 값이 0보다 작지 않은 경우에는(단계 S33) 변수 i를 1만큼 증가시킨 후(단계 S41) 단계 S21로 돌아가 다시 진행하게 된다.If the new maximum power point size Pmax_new is not greater than the existing maximum power point size Pmax_last (step S37) or (flag x dP / dV) or the value is not less than 0 (step S33), the variable i is increased by one. After that (step S41), the process returns to step S21 to proceed again.
이에 따라 태양광 발전 제어 장치(100)는 로컬 MPPT 실행 지점을 찾는 과정과, 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 해당 로컬 MPPT 영역에서의 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값값을 판단하는 과정을 반복적으로 수행하게 된다.Accordingly, the
특히 레퍼런스 전압에 대해서 음의 방향과 양의 방향을 모두 고려하여 이동하면서 측정함으로써 가능한 전 영역의 범위(즉, 최소 임계치로부터 최대 전압 임계치 사이)에서의 최대 전력점을 찾을 수 있다.In particular, it is possible to find the maximum power point in the range of all possible areas (ie, between the minimum threshold and the maximum voltage threshold) by measuring while moving in consideration of both the negative and the positive directions with respect to the reference voltage.
도 6은 앞서 설명한 바와 같은 조건 즉, 부분 음영 상태가 발생하지 않더라도 강제로 글로벌 MPPT 실행이 이루어지도록 하는 것이다.Figure 6 is to force the global MPPT execution even if the conditions described above, that is, the partial shadow state does not occur.
즉, 타이머를 초기화하고(단계 S51), 카운트를 시작(단계 S53)하고 나서, 기 설정된 시간이 경과한 경우에(단계 S55) 글로벌 MPPT를 호출(단계 S57)하게 되는데, 이는 부분 음영 상태의 발생 여부를 정확히 확인하지 못하는 경우를 대비하기 위해서다.That is, after initializing the timer (step S51), starting the count (step S53), and when a predetermined time has elapsed (step S55), the global MPPT is called (step S57), which causes the occurrence of a partial shadow state. This is in case you don't know exactly.
즉, 실제로는 부분 음영 상태가 발생하였음에도 이를 감지하지 못한 경우에는 기 설정된 시간 간격으로 글로벌 MPPT를 호출하도록 함으로써 부분 음영 상태를 감지하지 못함에 따른 최대 전력점 추종 실패 상황을 최소화할 수 있다.That is, when the partial shadow state is not detected, the global MPPT is called at a preset time interval, thereby minimizing the maximum power point tracking failure due to the failure to detect the partial shadow state.
도 7은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 과정에 따라 종래의 방식과 결과가 달라지는 과정을 나타낸 것이다.7 illustrates a process in which a conventional method and a result are changed according to a control process according to an embodiment of the present invention described above.
우선, 도 7(a) 및 도 7(b)에는 태양광 발전 시스템의 전압-전류 곡선과 전압-전력 곡선이 나타나 있는데, 특히 전압-전력 곡선을 보면 부분 음영 상태가 발생함에 따라 두 개의 봉우리가 나타나 있고, 그 중 첫 번째 봉우리가 더 높은 형태를 일 예로 하고 있다.First, a voltage-current curve and a voltage-power curve of a photovoltaic system are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). In particular, the voltage-power curve shows two peaks as a partial shadow state occurs. The first peak of which is shown is an example of a higher form.
종래의 방식에 따르면 ①번 지점의 전압값에 기초한 지령값으로 전압 제어를 하던 중에 부분 음영 상태가 발생하더라도 여전히 ①번 지점의 전압값에 기초한 지령값으로 전압 제어가 이루어져서 최대 전력을 발생시킬 수 없으나, 본 발명과 같이 부분 음영 상태가 발생하는 경우 글로벌 MPPT 실행과정에 진입하여 전 영역의 스캔 과정을 거침으로써 도 7(b)의 ②번 지점의 전압값에 기초한 지령값(즉, 글로벌 레퍼런스 지령값)으로 전압 제어가 이루어져서 최대 전력을 발생시킬 수 있는 것이다.According to the conventional method, even if a partial shadow state occurs during voltage control with the command value based on the voltage value of ①, the voltage is controlled to the command value based on the voltage value of the ① and the maximum power cannot be generated. When the partial shadow state occurs as in the present invention, the global MPPT execution process is performed and the entire region is scanned, and the command value based on the voltage value of point ② of FIG. ), The voltage can be controlled to generate the maximum power.
참고로 도 7(b)에서 A영역은 기울기 즉, dP/dV 가 0보다 큰 영역을 나타내고, B 영역은 기울기가 0보다 작은 영역을 나타내고 있다. 기울기에 따라 로컬 MPPT를 실행할지 여부를 판단하는 것은 도 5를 참조한 설명에서 살펴본 바와 같다.For reference, in FIG. 7B, the region A represents a slope, that is, a region in which dP / dV is greater than zero, and the region B represents a region in which the slope is less than zero. Determining whether to execute the local MPPT according to the slope is as described with reference to FIG. 5.
도 7(c)는 본 발명에 따른 글로벌 MPPT 실행 과정에서 나타나는 전압, 전류들의 신호 파형 변화의 일 예를 나타내고 있다. 동 도면에 도시된 바와 같이 글로벌 MPTT 실행 과정에서는 전압이 큰 폭으로 변화하면서 신속하게 글로벌 레퍼런스 지령값을 찾고, 글로벌 MPPT 실행 이후에는 전압과 전류의 곱 즉, 전력의 크기가 가장 큰 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다.7 (c) shows an example of signal waveform changes of voltages and currents that appear in the global MPPT execution process according to the present invention. As shown in the figure, during the global MPTT execution, the voltage changes rapidly and the global reference command value is quickly found. It can be seen that.
상술한 각 실시예의 과정들은 소프트웨어 프로그램에 의해 이루어질 수 있고, 이러한 소프트웨어 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수도 있다.The processes of each of the above-described embodiments can be made by a software program, which can also be stored in a computer readable recording medium.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. It is to be understood that such variations and modifications are intended to be included in the scope of the appended claims.
100 : 태양광 발전 제어 장치 110 : 메인 MPPT 실행부
120 : 글로벌 MPPT 실행부 111 : 부분 음영 상태 판단부
112 : 카운터 113 : 호출부
121 : 로컬 MPPT 실행 지점 써치부 122 : 로컬 MPPT 실행부
123 : 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부
124 : 복귀부100: solar power control device 110: main MPPT execution unit
120: global MPPT execution unit 111: partial shadow state determination unit
112: counter 113: calling part
121: Local MPPT execution point search unit 122: Local MPPT execution unit
123: Global reference command value selector
124: return unit
Claims (13)
(a) 부분 음영 상태를 판단하는 단계와;
(b) 상기 (a) 단계의 판단 결과 부분 음영 상태라고 판단하는 경우 글로벌 MPPT 실행 과정을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 글로벌 MPPT 실행 과정은,
(b1) 기 설정된 간격만큼 임시 레퍼런스 지령값을 변경시키면서 로컬 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 실행 지점을 찾는 단계와;
(b2) 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 판단하는 단계와;
(b3) 각각의 로컬 MPPT 실행 지점에서 로컬 MPPT를 실행함에 따라 판단되는 전력 피크치 중 가장 큰 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하는 단계와;
(b4) 상기 (b3) 단계에서 선정된 글로벌 레퍼런스 지령값을 기초로 상기 지령값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.In the control method of the photovoltaic power generation control device that controls the photovoltaic power generation system to supply the maximum power to the load while adjusting the command value,
(a) determining a partial shadow state;
(b) performing a global MPPT execution process when it is determined that the partial shadow state is determined as a result of the step (a);
The global MPPT execution process,
(b1) finding a local maximum power point tracking (MPPT) execution point while changing the temporary reference command value by a predetermined interval;
(b2) determining a power peak value and a temporary reference command value corresponding to the power peak value by executing the local MPPT every time the local MPPT execution point is found;
(b3) selecting a temporary reference command value corresponding to the largest power peak value among the power peak values determined by executing the local MPPT at each local MPPT execution point as a global reference command value;
and (b4) setting the command value based on the global reference command value selected in step (b3).
상기 글로벌 MPPT 실행 과정 중 전력 변화의 차이가 기 설정된 값을 초과하는 경우 해당 글로벌 MPPT 실행 과정을 빠져나가도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.The method of claim 1,
And controlling to exit the global MPPT execution process when the difference in power change during the global MPPT execution process exceeds a preset value.
(c) 시간을 카운트하는 단계와;
(d) 상기 (c) 단계의 시간 카운트 결과 기 설정된 시간 간격에 도달했다고 판단하는 경우 강제로 상기 글로벌 MPPT 실행 과정에 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.The method of claim 1,
(c) counting time;
(d) controlling the solar power generation control device to forcibly enter the global MPPT execution process when it is determined that the predetermined time interval is reached as a result of the time counting of step (c). Way.
상기 (b1) 단계의 로컬 MPPT 실행 지점을 찾는 과정은,
(b11) 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 음의 방향과 양의 방향 중 어느 하나의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 상기 임시 레퍼런스 지령값을 이동시키는 단계와;
(b12) 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 상기 (b11) 단계에서 결정된 방향과 다른 반대의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 상기 임시 레퍼런스 지령값을 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.The method of claim 1,
Finding the local MPPT execution point of the step (b1),
(b11) moving the temporary reference command value from a command value at the time when the partial shadow state is determined to a threshold value in the direction in one of a negative direction and a positive direction;
(b12) moving the temporary reference command value from a command value at the time when the partial shadow state is determined to a threshold value in the direction opposite to the direction determined in the step (b11). Control method of solar power control device.
상기 (b1) 단계에서는,
상기 임시 레퍼런스 지령값을 음의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값 점에서의 지령치 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 작거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.5. The method of claim 4,
In the step (b1),
When the temporary reference command value is moved in the negative direction, when the power change amount of the command value change amount at the temporary reference command value point is less than or equal to 0, it is determined that the local MPPT execution point. Control method of the device.
상기 임시 레퍼런스 지령값을 양의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값 점에서의 지령치 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 크거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치의 제어방법.5. The method of claim 4,
When the temporary reference command value is moved in the positive direction, when the power change amount of the command value change amount at the temporary reference command value point is greater than or equal to 0, it is determined that the local MPPT execution point. Control method of the device.
부분 음영 상태를 판단하는 부분 음영 상태 판단부와;
상기 부분 음영 상태 판단부의 판단 결과 부분 음영 상태로 판단된 이후 기 설정된 간격만큼 임시 레퍼런스 지령값을 변경시키면서 로컬 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 실행 지점을 찾는 로컬 MPPT 실행 지점 써치부와;
상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부가 로컬 MPPT 실행 지점을 찾을 때마다 로컬 MPPT를 실행하여 전력 피크치 및 해당 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 판단하는 로컬 MPPT 실행부와;
각각의 로컬 MPPT 실행 지점에서 로컬 MPPT를 실행함에 따라 판단되는 전력 피크치 중 가장 큰 전력 피크치에 대응되는 임시 레퍼런스 지령값을 글로벌 레퍼런스 지령값으로 선정하고, 상기 선정된 글로벌 레퍼런스 지령값을 기초로 상기 지령값을 설정하는 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.In the photovoltaic control device for controlling the photovoltaic system to supply the maximum power to the load while adjusting the command value,
A partial shadow state determining unit determining a partial shadow state;
A local MPPT execution point search unit for searching for a local maximum power point tracking (MPPT) execution point while changing the temporary reference command value by a predetermined interval after the partial shadow state determination unit determines that the partial shadow state is determined;
A local MPPT execution unit configured to determine a power peak value and a temporary reference command value corresponding to the power peak value by executing a local MPPT whenever the local MPPT execution point search unit finds a local MPPT execution point;
The temporary reference command value corresponding to the largest power peak value among the power peak values determined by executing the local MPPT at each local MPPT execution point is selected as the global reference command value, and the command is based on the selected global reference command value. And a global reference command value selection unit for setting a value.
상기 부분 음영 상태 판단부는 기 설정된 알고리즘에 따라 상기 지령값을 조정하면서 메인 MPPT 실행을 수행하는 메인 MPPT 실행부에 포함되고,
상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부, 로컬 MPPT 실행부와, 글로벌 레퍼런스 지령값 선정부는 상기 메인 MPPT 실행부의 호출에 의해 실행되는 글로벌 MPPT 실행부에 포함되며,
상기 글로벌 MPPT 실행부에는 상기 글로벌 MPPT 실행 과정 중에 전력 변화의 차이가 기 설정된 값을 초과하는 경우 해당 글로벌 MPPT 실행 과정을 빠져나가는 복귀부를 더 포함하는 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.9. The method of claim 8,
The partial shadow state determination unit is included in the main MPPT execution unit that performs the main MPPT execution while adjusting the command value according to a preset algorithm,
The local MPPT execution point search unit, the local MPPT execution unit, and the global reference command value selection unit are included in a global MPPT execution unit executed by a call of the main MPPT execution unit,
The global MPPT execution unit further comprises a return unit which exits the global MPPT execution process when the difference in power change during the global MPPT execution process exceeds a preset value.
상기 메인 MPPT 실행부는,
시간을 카운트하는 카운터와;
상기 카운터의 시간 카운트 결과 기 설정된 시간 간격에 도달했다고 판단하는 경우 상기 글로벌 MPPT 실행부를 호출하는 호출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.10. The method of claim 9,
The main MPPT execution unit,
A counter for counting time;
And a caller for calling the global MPPT execution unit when it is determined that the predetermined time interval is reached as a result of the time count of the counter.
상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부는, 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 음의 방향과 양의 방향 중 어느 하나의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 상기 임시 레퍼런스 지령값을 이동시킨 후, 부분 음영 상태가 판단된 시점의 지령값에서 상기 이동된 방향과 다른 반대의 방향으로 해당 방향의 임계치까지 상기 레퍼런스 지령값을 이동시키면서 로컬 MPPT 실행 지점을 찾는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.9. The method of claim 8,
The local MPPT execution point search unit moves the temporary reference command value from the command value at the time when the partial shadow state is determined to either the negative direction or the positive direction threshold to the threshold value of the corresponding direction, and then partially shades the state. And a local MPPT execution point while moving the reference command value from the command value at the time point at which it is determined to the threshold value of the corresponding direction in a direction opposite to the moved direction.
상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부는, 상기 임시 레퍼런스 지령값을 음의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값 점에서의 지령치 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 작거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.12. The method of claim 11,
The local MPPT execution point search unit may determine that the local MPPT execution point is less than or equal to 0 when the power change amount of the command value change amount at the temporary reference command value point when the temporary reference command value is moved in the negative direction. Photovoltaic power generation control device, characterized in that.
상기 로컬 MPPT 실행 지점 써치부는, 상기 임시 레퍼런스 지령값을 양의 방향으로 이동시키는 경우에는 해당 임시 레퍼런스 지령값 점에서의 지령치 변화량에 대한 전력 변화량이 0보다 크거나 같은 경우 로컬 MPPT 실행 지점이라 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 제어 장치.12. The method of claim 11,
The local MPPT execution point search unit determines that the local MPPT execution point is equal to or greater than 0 when the power change amount corresponding to the change in the command value at the temporary reference command value point when the temporary reference command value is moved in the positive direction. Photovoltaic power generation control device, characterized in that.
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