KR101434789B1 - 태양광 발전 장치 및 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법 - Google Patents

태양광 발전 장치 및 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

태양광 발전 장치 및 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법이 개시된다. 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양광 발전부, 태양광 발전부와 연결되어 태양광 발전부에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 전력 변환부 및 전력 변환부와 연결되어 제2전력을 소비하는 부하를 포함하는 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법에 있어서, 태양광 발전부 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부 단자 전압을 하강시키면서, 소정의 샘플링 시점마다 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계; 최소 전압으로 하강된 태양광 발전부 단자 전압을 태양광 발전부 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 상승시키면서, 소정의 샘플링 시점마다 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계; 측정된 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 태양광 발전부 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하는 단계를 포함하는, 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법이 개시된다.

Description

태양광 발전 장치 및 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법{Photovoltaic apparatus and controlling method for maximizing power efficiency of the same}
실시 예들은 태양광 발전 장치 및 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법에 관한 것이다.
환경 문제에 대한 관심의 증가로 기존의 화석 연료를 대체하기 위한 새로운 에너지 기술의 개발이 주목을 받고 있다. 태양광 발전은 신재생 에너지 자원의 하나로, 발전 단가가 지속적으로 감소하고 있어 차세대 에너지원으로 그 실효성이 높아지고 있다.
태양광 발전은 하드웨어적으로 일반적으로 태양광 패널, 전력 변환 장치 및 부하로 나눌 수 있다. 태양광 패널은 그것을 구성하는 각 셀의 반도체적 특성에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이 출력 단자의 전압에 따라 비선형적으로 변화하는 출력 전류 특성을 보인다. 태양광 패널의 출력 전력은 단자 전압과 출력 전류의 곱으로 도 2에 도시된 바와 같이, 최대 전력이 출력되는 전압 값이 존재하게 된다. 따라서 전력 변환 장치에 연결되어 있는 태양광 패널의 발전량이 최대가 되도록 패널 연결 단자의 전압을 조절하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어가 필수적이다. 태양광 패널과 전력 변환 장치의 직류 입력 단의 관계가 일 대 일이 아닌 경우, MPPT 제어는 독립적으로 분리되어 연결된 태양광 패널의 개수만큼 최대로 존재할 수 있다.
기존의 대표적인 MPPT 제어 방법에는 P&O (Perturb and Observe) 방식과 IncCond (Incremental Conductance) 방식이 있다. 이러한 방법들은 태양광 패널에 연결된 전력 변환 장치를 조절하여 작은 양의 전압 변화를 일으킨 후, 그로 인해 발생한 태양광 패널 자체의 출력 전력의 변화를 관찰하여 최대 전력 점을 찾는다. 예를 들어, 도 2에 표시된 바와 같이 태양광 패널이 A점에서 운전되고 있을 때 패널 단자 전압을 약간 감소시켜 B점에서 운전하도록 한 후 두 운전 점에서의 발전 전력을 비교하면, 출력 전력이 증가 가능한 전압 변화 방향을 파악하여 최대 전력 점(P)을 추적할 수 있다.
태양광 패널은 전력 변환 장치의 연계 조건에 따라 여러 개의 셀을 직렬 및 병렬 연결하여 구성된다. 도 2의 전압 대비 전력 곡선은 패널을 이루는 각각의 태양광 셀들이 동일한 일사량 및 온도에 노출되었을 때 나타난다. 하지만 실제적인 설치 환경에서 전력 변환 장치에 연결된 태양광 패널의 각 셀들은 먼지나 그림자 등의 여러 가지 이유로 인해 서로 다른 일사량 및 온도 아래 놓일 수 있다. 이러한 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 패널의 전압 대비 전력 곡선은 좀 더 복잡한 양상을 띠게 된다.
기존의 대표적인 MPPT 방법들은 최대 전력 점을 찾기 위해 변경시키는 전압의 변화가 미소하기 때문에 국부적인(local) 최대 전력 점으로만 태양광 패널의 단자 전압을 수렴시키도록 작용하는데, 이 때 국부적으로 수렴하는 전압이 도 3의 A와 같이 실제 전체 전압 범위에서 최대 전력 점 B가 아닌 경우 태양광 패널의 발전 효율은 감소하게 된다. 따라서 외부적인 환경의 변화에 의해 태양광 패널의 전압 대비 전력 특성이 급변하더라도, 항시적으로 실제 최대 전력 점을 추적하는 기술은 매우 중요하다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전체 MPPT 전압 범위 내에서 스캔을 통해 각 전압에 대해 출력 가능한 전력을 분석하여 순시적으로 최대 전력을 출력할 수 있는 전압을 파악할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부와 연결되어, 상기 태양광 발전부에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 전력 변환부; 및 상기 전력 변환부와 연결되어, 상기 제2전력을 소비하는 부하를 포함하되, 상기 전력 변환부는 상기 태양광 발전부가 최대의 제1전력을 출력할 수 있도록, 상기 태양광 발전부 단자의 전압을 제어하는 전압 제어부를 더 포함하는, 태양광 발전 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양광 발전부, 상기 태양광 발전부와 연결되어 상기 태양광 발전부에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 전력 변환부 및 상기 전력 변환부와 연결되어 상기 제2전력을 소비하는 부하를 포함하는 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법에 있어서, 상기 태양광 발전부 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부 단자 전압을 한번에 하강시키면서, 단자 전압이 최소 전압으로 하강하는 과도 상태의 소정의 제어 샘플링 시점마다 상기 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계; 상기 최소 전압으로 하강된 태양광 발전부 단자 전압을 상기 태양광 발전부 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 한번에 상승시키면서, 과도 상태의 소정의 샘플링 시점마다 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계; 상기 측정된 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 상기 태양광 발전부 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하는 단계를 포함하는, 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전체 MPPT 전압 범위 내에서 스캔을 통해 각 전압에 대해 출력 가능한 전력을 분석하여 순시적으로 최대 전력을 출력할 수 있는 전압을 파악하여 어떠한 외부적인 요인에 의해 태양광 패널의 출력 특성이 급격히 변화하더라도 실시간으로 최대 전력 점을 추적할 수 있게 되어 태양광 발전의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 태양광 패널의 전압과 전류의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 태양광 패널의 전압과 전력의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 그림자 효과에 의해 실질적으로 나타날 수 있는 태양광 패널의 전압과 전력의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치(100)의 내부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치(100)의 실제 구현 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전부(110) 단자 전압 및 그 지령의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치(100)의 최대 전력 제어 방법의 일 흐름을 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치(100)의 내부 구성도이다. 태양광 발전 장치(100)는 태양광 발전부(110), 전력 변환부(120), 부하(130)를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 구성요소에 제한하려는 취지는 아니다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치의 실제 구현 예시를 나타낸 도면이다.
태양광 발전부(110)는 태양에서 온 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 역할을 한다. 일 실시 예에서, 태양광 발전부(110)는 태양광 패널일 수 있으며, 복수의 태양광 패널이 연결된 태양광 패널의 집합일 수도 있다.
전력 변환부(120)는 태양광 발전부(110)와 연결되어, 태양광 발전부(110)에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 역할을 한다. 즉, 태양광 발전부(110)의 단자 전압은 직류 연결된 전력 변환부(120)에 의하여 제어될 수 있다. 일 실시 예에서, 전력 변환부(120)는 전력 변환을 위하여 인버터를 사용할 수 있다. 인버터 직류단 전압의 최소값 및 최대값은 태양광 발전부(110)의 단자 전압에 대해 조절 가능한 전체 운전가능 전압 범위의 양쪽 경계 값이 된다. 전압 변동 범위 결정은 태양광 발전 장치(100)를 이루는 하드웨어가 바뀌면 운전 여건에 따라 다른 방식으로 그 범위가 다양하게 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 인버터는 PWM(Pulse Width modulation)인버터일 수 있으며, 단상 인버터와 다상 인버터 모두 가능하며 인버터 출력 레벨(level)수와 상관없이 멀티레벨(multilevel) 인버터도 가능하다. 일 실시 예에서, 3상 인버터는 도 5처럼, IGBT 소자와 역병렬 다이오드로 구성된 양방향 스위치 6개를 직 병렬 연결하여 구현된다.
전력 변환부(120)는 태양광 발전부(110)가 최대의 제1전력을 출력할 수 있도록, 상기 태양광 발전부(110) 단자의 전압을 제어하는 전압 제어부(121)를 더 포함할 수 있다. 즉, 전압 제어부(121)는 태양광 발전부(120, 예를 들어, 인버터)의 직류단 전압이 추종해야 하는 지령을 실시간으로 적절하게 생성하여 태양광 발전부(120)의 발전 효율을 높이는 역할을 한다. 전압 제어부(121)의 태양광 발전부(110) 단자 전압 제어는 적절한 시간 간격을 두고 소정의 샘플링 시점마다 주기적으로 실시하는 경우와 태양광 발전부(110)에서 출력되는 전력 및 그 변화 등을 관찰하는 조치를 통해 필요하다고 판단될 경우에만 비주기적으로 실시하는 경우가 모두 가능하다.
일 실시예에서, 전압 제어부(121)는 태양광 발전부(110) 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부(110) 단자 전압을 한번에 하강시키며, 상기 태양광 발전부(110)의 단자 전압과 단자 전압에 대응되는 출력 전류 값을 측정하는 역할을 한다. 도 5처럼 전력 변환부(120)가 인버터 회로이고, 부하(130)가 계통인 경우, 태양광 발전부(110) 직류단 전압의 최소값은 부하 전압 및 발전 전류의 크기에 연관되어 결정된다. 또한, 전압 제어부(121)는 최소 전압으로 하강된 태양광 발전부(110) 단자 전압을 태양광 발전부(110) 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 한번에 상승시키면서, 소정의 제어 샘플링 시점마다 태양광 발전부(110)의 단자 전압과 단자 전압에 해당하는 출력 전류 값을 측정하는 역할을 한다. 도 5처럼 마찬가지로 전력 변환부(120)가 인버터 회로이고, 부하(130)가 계통인 경우, 태양광 발전부(110) 직류단 전압의 최대값은 인버터에 사용된 스위칭 소자의 전압 제한에 의해 결정된다. 전술한 태양광 발전부(110)의 단자 전압의 일련의 하강 및 상승 과정을 스캔(Scan) 또는 스캐닝(Scanning)이라고 일컫기도 한다.
이후, 전압 제어부(121)는 태양광 발전부(110)의 단자 전압의 하강 및 상승 과정에서 측정한 태양광 발전부(110)의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 결정하고, 이를 상기 태양광 발전부(110) 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하여 태양광 패널의 단자 전압이 추종하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 태양광 발전부(110) 단자 전압의 변화를 나타낸 도면이다. 전압 제어부(121)는, 예를 들어 150ms 이하의 매우 짧은 시간 내에 상기 태양광 발전부(110) 단자의 전압을 상기 최소 전압으로 하강한 후, 상기 최대 전압으로 상승시킨다. 이런 경우 예를 들어 매 15초마다 주기적으로 스캐닝 알고리즘을 실시하더라도 태양광 발전 측면에서 전체 운전 시간의 1 % 정도만을 스캐닝을 위해 손해 보는 셈이 되어 제안된 알고리즘의 주기적인 적용이 효과적일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 인버터의 직류단 전압에 대한 지령을 급격하게 변화시키더라도, 전력 변환부(120)의 자체적인 시스템 특성에 의해 실제 전압은 제한적인 변화율을 보이게 된다. 이렇게 실제 전압이 전압 지령을 추종해 가는 과정에서 직류단 전압은 다양한 전압 값을 거치게 되므로, 그 사이 각각의 직류단 전압에 대해 태양광 패널에서 발전 가능한 전력량을 수집할 수 있게 된다. 도 6에 도시된 바와 같이 스캔 단계는 MPPT 전압 범위 전체에 대한 것으로, MPPT 최소 전압부터 스캔을 시작하기 직전의 단자 전압보다 클 수도 있는 MPPT 최대 전압까지 전압 대비 전력에 대한 정보를 수집한다. 스캐닝 이후에 필요한 정보는 최대 전력 점에 대한 추정치로, 수집된 전압 대비 발전량을 기준으로 최대 전력량을 기록한 직류단 전압 값을 산출할 수 있다. 도 6에서 설명한 스캐닝 방법은 하나의 실시 예로서, MPPT 전체 범위 내에서 전압 대비 전력 분포 특성을 얻기 위한 인버터 직류단 전압의 지령 변화는 다양한 패턴이 가능하다. MPPT 전체 범위에 대한 스캐닝이 완료되면, 도 6에 도시된 A 상태와 같이 인버터의 직류단 전압은 전압 변동 범위 내의 임의의 값에 멈춰있게 된다. 따라서 스캐닝 이후에 인버터로 하여금 최대 전력을 산출하는 직류단 전압을 갖도록 지령을 생성해야 하고, 이러한 전압 지령으로서 스캔 과정에서 최대 전력을 산출하였던 직류단 전압 값이 도 6에 도시된 B와 같이 선정되어 출력될 수 있다.
부하(130)는 전력 변환부(120)와 연결되어 제2전력을 소비한다. 부하(130)는 일반적으로 전력을 소비하는 전기 기기의 외에, 전력을 받아들여 저장하는 에너지 저장 장치 및 전력을 전달하는 계통까지 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법의 일 흐름을 나타낸 도면이다. 스캐닝을 통하여 최대 전력 출력 전압으로 출력 전압을 제어한 이후, 전력 변환 장치(100)는 미소 전압의 변화를 이용하여 최대 전력 출력 전압을 제어한다(S1). 스캐닝 단계 과정 또는 이후에 스캐닝에서 추정된 최대 전력 점으로 이동하는 잠깐의 시간 동안에도 태양광 패널에 비치는 일사량이 변화하여 최대 전력 점이 바뀔 가능성이 있고, 스캐닝 과정에서 수집된 정보가 샘플링 주파수의 제한으로 MPPT 전체 범위 중 불연속적인 일부 전압 값들에 대한 것들일 수 있기 때문이다. 이후, 스캐닝 주기가 도달한 경우(또는, 비주기적으로 스캐닝이 필요하다고 인식 되는 경우)인 지를 판별하고(S2), 태양광 발전 장치(100)는 태양광 발전부(110) 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부(110) 단자 전압을 한번에 하강시키며, 상기 태양광 발전부(110)의 단자 전압과 단자 전압에 대응되는 출력 전류 값을 측정한다(S3). 이후, 태양광 발전 장치(100)는 최소 전압으로 하강된 태양광 발전부(110) 단자 전압을 태양광 발전부(110) 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 한번에 상승시키면서, 소정의 제어 샘플링 시점마다 태양광 발전부의 단자 전압과 단자 전압에 해당하는 출력 전류 값을 측정한다. 단자 전압의 하강(S2) 및 상승(S3)의 순서는 서로 뒤바뀔 수 있다. 이후, 태양광 발전 장치(100)는 태양광 발전부(110)의 단자 전압의 하강 및 상승 과정에서 태양광 발전부(110)의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 결정하고, 이를 상기 태양광 발전부(110) 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정함으로써 최대 전력 출력 전압을 제어한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 태양광 발전 장치
110: 태양광 발전부
120: 전력 변환부
121: 전압 제어부
130: 부하

Claims (9)

  1. 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양광 발전부;
    상기 태양광 발전부와 연결되어, 상기 태양광 발전부에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 전력 변환부; 및
    상기 태양광 발전부가 최대의 제1전력을 출력할 수 있도록 상기 태양광 발전부 단자의 전압을 제어하는 전압 제어부를 포함하고,
    상기 전압 제어부는 상기 태양광 발전부 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부 단자 전압을 하강시키면서 샘플링 시점마다 상기 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하고, 상기 태양광 발전부 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 상기 태양광 발전부 단자 전압을 상승시키면서 소정의 샘플링 시점마다 상기 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하여, 상기 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대가 되는 단자 전압을 상기 태양광 발전부 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하는, 태양광 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 제어부는 상기 전력 변환부에 포함되는, 태양광 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 150ms 이하의 시간 내에 상기 태양광 발전부 단자의 전압을 상기 최소 전압으로 하강한 후, 상기 최대 전압으로 상승시키는, 태양광 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 제어부는, 소정의 주기마다, 상기 태양광 발전부 단자의 전압을 상기 최소 전압으로 하강한 후, 상기 최대 전압으로 상승시켜 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 상기 태양광 발전부 단자의 최대 전력출력 전압으로 설정하는, 태양광 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부는, 상기 최대 전력 출력 전압 설정 이후,
    상기 최대 전력 출력 전압 상하로 소정의 전압만큼 태양광 발전부의 단자 전압을 주기적으로 하강 및 상승시켜, 소정의 전압 범위 내에서 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 다시 최대 전력 출력 전압으로 설정하는, 태양광 발전 장치.
  6. 태양 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양광 발전부, 상기 태양광 발전부와 연결되어 상기 태양광 발전부에서 출력되는 제1전력을 부하가 필요로 하는 제2전력으로 변환하는 전력 변환부 및 상기 전력 변환부와 연결되어 상기 제2전력을 소비하는 부하를 포함하는 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 태양광 발전부 단자에서 제공할 수 있는 최소 전압으로 태양광 발전부 단자 전압을 하강시키면서, 단자 전압이 최소 전압으로 하강하는 과도 상태의 소정의 제어 샘플링 시점마다 상기 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계;
    상기 최소 전압으로 하강된 태양광 발전부 단자 전압을 상기 태양광 발전부 양단에서 제공할 수 있는 최대 전압으로 상승시키면서, 상기 과도 상태의 소정의 제어 샘플링 시점마다 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값을 측정하는 단계;
    상기 측정된 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 상기 태양광 발전부 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하는 단계를 포함하는, 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 측정된 태양광 발전부의 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 상기 태양광 발전부 단자의 최대 전력 출력 전압으로 설정하는 단계는,
    상기 최대 전력 출력 전압 상하로 소정의 전압만큼 태양광 발전부의 단자 전압을 주기적으로 하강 및 상승시켜, 소정의 전압 범위 내에서 단자 전압과 출력 전류 값의 곱이 최대인 단자 전압을 다시 최대 전력 출력 전압으로 설정하는 단계를 더 포함하는, 태양광 발전 장치의 최대 전력 제어 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378858A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 调节电压提升清洁能源消纳方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0973328A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Osaki Electric Co Ltd 太陽光発電制御装置
JP2810630B2 (ja) * 1993-11-16 1998-10-15 キヤノン株式会社 太陽電池の電力制御装置、電力制御システム、電力制御方法及び電圧電流出力特性の測定方法
JP2011238088A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Omron Corp 電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置
JP2012174070A (ja) * 2011-02-23 2012-09-10 Hitachi Engineering & Services Co Ltd 太陽電池特性取得回路および太陽電池制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2810630B2 (ja) * 1993-11-16 1998-10-15 キヤノン株式会社 太陽電池の電力制御装置、電力制御システム、電力制御方法及び電圧電流出力特性の測定方法
JPH0973328A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Osaki Electric Co Ltd 太陽光発電制御装置
JP2011238088A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Omron Corp 電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置
JP2012174070A (ja) * 2011-02-23 2012-09-10 Hitachi Engineering & Services Co Ltd 太陽電池特性取得回路および太陽電池制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378858A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 调节电压提升清洁能源消纳方法
CN109378858B (zh) * 2018-11-01 2022-05-10 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 调节电压提升清洁能源消纳方法

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