KR101573277B1 - 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법 - Google Patents

동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일사량이 급변하는 동적 조건 하에서 최대전력지점의 전압을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법에 관한 것으로,
상기 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광에 의해 전력을 생산하는 태양전지부; 상기 태양전지부의 출력 전압과 전류를 검출하여 전력을 계산하는 전력측정부; 일정 횟수 MPPT 제어 주기에 대한 상기 전력측정부의 전압과 전류 측정 정보를 저장한 후, 상기 일정 횟수 MPPT 제어 주기 동안 상기 전압이 지속적으로 증가하거나 감소하는 경우, MPPT 동작 지점을 반대 방향으로 이동시키는 MPPT 제어를 수행하는 MPPT 제어부; 및 상기 MPPT 제어부의 전압 변동 기준 전압에 따라 전압을 가변하여 전력을 출력하는 인버터부;를 포함하여 구성되어,
급변 일사량 조건에서 최대전력지점 추종의 효율을 높이며, 최대전력지점 추종을 빠르게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법{SOLAR GENERATING APPARATUS HAVING A FUNCTION OF DYNAMIC MPPT AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 MPPT(Maximun Power Point Tracking)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일사량이 급변하는 동적 조건 하에서 최대전력지점의 전압을 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
에너지는 전 세계적으로 화석연료로부터 얻어왔지만 그 매장량에 한계가 있으며, 화석연료의 사용으로 인한 이산화탄소 또는 산성의 오염물질 증가로 인해 환경오염이 발생하고 있다. 이러한 화석에너지의 단점으로 인해 선진국을 중심으로 대체 에너지를 개발하고 있으며 대체 에너지 중에서도 무한하며 재생 가능한 에너지인 신재생에너지의 사용을 확산시키고 있다. 그 중에서도 주목받고 있는 태양광에너지는 태양광 발전 밀도가 높은 여러 나라에서 태양광 발전 시스템에 대한 연구를 활발하게 진행하고 있다. 이러한 연구 활동의 결과 신재생에너지의 보급이 학대되면서 태양광 발전시스템이 많은 나라에 설치되어 운전 중이다.
최근의 태양광 발전 시스템의 활용을 위한 연구방향은 시스템가격 저감 방안과 효율향상에 있다. 소비자 측면에서는 발전효율 향상과 안정적인 운영에 관심이 많다. 일반적으로 태양광 발전 시스템의 효율은 PV 셀(Photovoltaic Cell), 인버터, MPPT(Maximun Power Point Tracking) 알고리즘 효율로 분류할 수 있다. 이 중 PV셀의 효율은 약 8~15%[참고문헌 1], 인버터(DC-DC AND/OR DC-AC) 효율은 약 95~98%[참고문헌 2], MPPT 알고리즘의 효율은 약 98%[참고문헌 3] 정도이다.
급변하는 환경 조건에서의 종래기술의 MPPT 알고리즘 효율 측정 결과를 이용하여 종래기술의 문제점을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술의 계통연계형 태양광 발전 시스템의 MPPT 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 일사량 변경조건에서의 태양전지셀에 의해 생성되는 전압-전류 특성 곡선이며, 도 3은 일사량에 따른 전압-전력 특성 곡선이다.
도 1에 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터의 경우, 종래기술의 계통연계형 태양광 발전 장치의 MPPT 시스템은, 태양전지셀들이 배열되는 태양전지모듈과, DC/DC 변환 기능을 수행하는 인버터와, 태양전지 모듈(PV모듈)의 출력 전압과 전류를 이용하여 최대전력지점을 추종하도록 하는 MPPT제어부를 포함하여 구성된다.
일반적으로, 태양전지 모듈은 일사량 및 온도 등과 같은 외부환경에 따라 전력(P)-전압(V) 곡선, 전류(I)-전압(V) 곡선의 특성이 비선형적으로 변화한다. 이러한 변화에 따라 태양광 발전 시스템은 태양전지의 전력손실을 최소화하고 최대 전력을 얻을 수 있는 MPPT 기능이 필요하고 현재까지 다양한 방식으로 연구되고 있다. 이러한 MPPT 기능을 위해 P&O(Perturb and Observe), IncCond(IC: Incremental Conductance) 등의 알고리즘이 주로 사용되어 왔다.
상술한 P&O 알고리즘은 이전상태의 전력, 전압값과 현재상태의 값을 비교하여 MPPT를 추종하는 방식이다. 상술한 IC 알고리즘은 전력 변화량을 전압 변화량으로 나눈 값(dP/dV), 즉 전압 변화량에 대한 전력 변화량을 나타내는 기울기 값이 0이 되도록 MPPT를 추종하는 방법이다. 이를 식으로 표현하면 [수학식 2] 및 [수학식 3]으로 표현된다.
Figure 112014073514717-pat00001
Figure 112014073514717-pat00002
Figure 112014073514717-pat00003
인 경우에는 최대전력 동작점이 된다.
이때, 종래의 국내 태양광 발전 시스템의 효율측정 방법은 표준 시험조건(Standard test conditions(STC)) 및 고정 일사량(1,000W/M2) 하에서 시스템 효율을 측정하도록 되어 있었다. 이에 따라 기존 방식의 MPPT 알고리즘은 정적 상태에서 최적화되어 있게 된다.
그러나 태양광 발전 시스템은 태양전지의 온도, 일사량에 따라 도 2 같이 단락전류 특성이 변화되며, 도 3과 같이 최대전력지점 또한 변동된다. 따라서 태양광 발전 시스템에 적용되는 종래기술의 MPPT 알고리즘이 적용되는 경우, 태양광 발전 시스템이 설치되어 있는 현장의 환경조건이 변경되는 경우 시스템 효율에 차이가 발생한다. 또한, 급변하는 일사량 변동과 같은 동적인 환경변화 시에는, 최대전력지점 추종의 지연, 급변하는 환경 변화에 판단 알고리즘의 부재 등으로 인해 최대 전력 지점 추종에 실패하는 등의 문제점을 가진다.
이에 따라, 급변하는 최대전력지점을 가지는 환경에서는, 일사량 변화에 따른 태양전지의 특성 변화에 따른 MPPT 알고리즘에 의해 운전될 것이 요구되고 있다[참고문헌 4 및 참고문헌 5]. 이러한 이유로 신재생에너지 설비인 계통 연계형 태양광 인버터의 동적 MPPT 효율을 측정하기 위한 시험기준으로 EN50530이 제시되어 있으며[참고문헌 6], 도 4 내지 도 6과 같이, 급격한 일사량 변경에 대한 프로파일이 제공되어 동적 MPPT 제어의 효율 측정을 수행할 수 있도록 한다.
도 4는 일사량 100~500W/m2의 저-중 일사량 강도를 갖는 MPPT 효율 측정을 위한 일사량 변화 프로파일을 나타내는 도면이며, 도 5는 일사량 300~1000W/m2의 중-고 일사량 강도를 갖는 MPPT 효율 측정을 위한 일사량 변화 프로파일을 나타내는 도면이다. 또한, 도 6은 동적 MPPT의 효율 측정을 위하여 EN50530 기준에 따라 일사량 변화 프로파일을 생성한 도면이다. 즉, 도 6은 도 4와 도 5의 일사량 프로파일을 시간에 따라 결합한 것이다. 그리고 도 7은 상기 P&O MPPT 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 4 내지 도 6과 같이 제공된 프로파일은 일사량 변화에 따라 다른 기울기를 갖는 램프(Ramp) 입력이 반복되는 형태를 갖는다.
도 4와 같이 저-중 일사량 프로파일은 저-중 일사량 영역에서 기울기 값이 0.5∼50 W/㎡/s에서 변동이 되고 상승 구간까지 도달하는 시간은 800∼8초까지 소요된다.
도 5와 같이 중-고 일사량 프로파일은 기울기 값이 10∼100 W/㎡/s로 변동이 되고, 상승구간 도달 시간은 70∼7초로 소요되는 프로파일을 갖는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 동적 MPPT를 위한 일사량 변화 프로파일은 저-중 일사량 프로파일과 중-고 일사량 프로파일이 중첩되며, 시간에 따라 일사량의 변화가 급변하 도록 정의되어 있다.
도 6과 같은 급변 일사량 프로파일에 의한 동적 MPPT의 효율
Figure 112014073514717-pat00004
은 각 시퀀스 동안 이상적인 이용 가능에너지와 인버터의 추출 에너지의 비로서 [수학식 1]과 같이 계산된다.
Figure 112014073514717-pat00005
상술한 P&O 알고리즘과 IC 알고리즘이 적용된 MPPT 제어 효율을 EN50530 기준에 따른 급변 일사량 조건에 따라서 시뮬레이션한 결과로 추종 전압을 비교하여 보면, 최대전력지점을 초과하는 전압이 인가된 상태에서 일사량의 증가에 의해 전력이 증가하는 경우 지속적으로 기준 전압을 증가시키게 되어 MPPT를 실패하는 문제점이 발생하였다.
또한, 도 6과 같은 급변 일사량 변화구간에서 상술한 종래기술의 P&O 알고리즘은, 도 7과 같이, 최대전력지점에서 전압을 감소시키는 방향과 증가시키는 방향으로 반복적으로 비교함에 따라 출력전압에 오실레이션 현상(리플현상)이 발생하는 문제점을 가진다.
그리고 상술한 IC 알고리즘은, 최대전력지점에서의 MPPT 제어주기가 길어지게 되어 신속한 최대전력지점의 추종이 수행될 수 없게 된다. 즉, 완만한 일사량 변화구간에서는 최대 전력지점의 전압을 추종하다가, 최대전력 지점 인접 위치에서는 제어주기가 길어져, MPPT 제어주기가 0.1초보다 짧은 경우와 같이 짧아지는 경우 MPPT 효율이 떨어지고, 최대전력지점 전압을 추종하지 못하는 문제점이 발생하였다.
이러한 이유로, 종래기술의 P&O 또는 IC 알고리즘 등의 MPPT 제어 알고리즘은, 급변 일사량 조건에서 제어주기에 따라서 효율의 차이가 발생하거나, MPPT를 실패하는 문제점을 가지게 된다.
[참고문헌]
참고문헌 1: Wasynezuk O. Dynamic behavior of a class of photovoltaic power systems. IEEE Trans Power Ap Sys 1983;PAS-102(9):3031??.7
참고문헌 2: ss Midya P et al. Dynamic maximum power point tracker for photovoltaic applications. In: Power Electronics Specialists Conference 1996, PESC '96 Record, 27th Annual IEEE, 1996.,
참고문헌 3: ss Ishaque K et al. An improved particle swarm optimization (PSO)-based MPPT for PV with reduced steady state oscillation. IEEE Trans Power Electron, 2012;27(8):3627??8.
참고문헌 4: 'Guan-Chyun Hsieh, Hung-I, Hsieh, Cheng-Yuan Tsai, Chi-Hao Wang, Photovoltaic Power-Increment-Aided Incremental- Conductance MPPT With Two-Phased Tracking, Power Electronics, IEEE Transactions on. Vol.28 2013, pp 2895-2911'
참고문헌 5: 'Barchowsky, A, Parvin, J.P., Reed, G.F., Korytowski, M.J., Grainger, B.M., A Comparative study of MPPT methods for distributed photovoltaic generation, 2012 IEEE PES(Innovative Smart Grid Technologies), 2012, pp 1-7.'
참고문헌 6: Overall efficiency of grid connected photovoltaic inverters, BS EN 50530:2010
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래기술의 MPPT 알고리즘에서 최대전력지점을 초과하는 전압 상태에서 일사량 증가에 따라 인버터 전압을 지속적으로 증가시키거나 또는 최대전력지점보다 작은 전압 상태에서 일사량 감소에 따라 지속적으로 인버터 전압을 감소시키는 전압추종 방향의 실패에 따른 효율 저하 또는 최대전력지점추종 실패를 방지할 수 있도록 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동적 MPPT 제어에서, 급변하는 일사량 변환 등의 동적 조건 하에서 신속하게 최대전력지점을 찾을 수 있도록 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템은, 태양광에 의해 전력을 생산하는 태양전지부; 상기 태양전지부의 출력 전압과 전류를 검출하여 전력을 계산하는 전력측정부; 일정 횟수 MPPT 제어 주기에 대한 상기 전력측정부의 전압과 전류 측정 정보를 저장한 후, 상기 일정 횟수 MPPT 제어 주기 동안 상기 전압이 지속적으로 증가하거나 감소하는 경우, MPPT 동작 지점을 반대 방향으로 이동시키는 MPPT 제어를 수행하는 MPPT 제어부; 및 상기 MPPT 제어부의 전압 변동 기준 전압에 따라 전압을 가변하여 전력을 출력하는 인버터부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 MPPT 제어부는, 측정 전력의 상승 시, 전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압만큼 전압을 감소시키고, 상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 횟수의 MPPT 제어 주기들의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화가 기울기가 0보다 크고 감소율이 지속적으로 증가하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 증가시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하고, 상기 측정 전력의 하강 시, 전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압만큼 전압을 증가시키고, 상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 횟수의 MPPT 제어 주기들의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화가 기울기가 0 보다 작고 감소율이 지속적으로 감소하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 감소시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하는 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법은, 태양전지부; 전력측정부; MPPT제어부; 및 인버터부를 포함하는 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법에 있어서, 급변 일사량 변화에 따른 상기 태양전지부의 출력 전압과 전력을 주기적으로 측정하는 전압전력측정과정; 일정 횟수의 MPPT 제어 주기 동안 상기 태양전지부의 출력 전압과 전력이 지속적으로 상승 또는 하강 하는 지를 판단하는 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단과정; 상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정의 판단 결과 지속적으로 상승 또는 하강하는 경우 MPPT 동작지점의 전압변동을 역방향으로 이동시키는 MPPT 제어를 수행하는 역방향 동작점 이동과정; 및 상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정의 판단 결과 지속적으로 상승 또는 하강하지 않는 경우 또는 상기 역방향 동작점 이동과정이 수행된 후, 최대전력지점추종을 수행하는 최대전력지점추종과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 최대전력지점추종과정은, 측정 전력의 상승 시, 전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT를 위하여 기준 전압만큼 인버터의 전압을 감소시키고, 상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 주기의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화의 기울기가 0보다 크고 감소율이 지속적으로 증가하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 증가시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하고, 상기 측정 전력의 하강 시, 전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT를 위하여 기준 전압만큼 인버터의 전압을 증가시키고, 상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 주기의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화의 기울기가 0 보다 작고 감소율이 지속적으로 감소하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 감소시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하는 과정인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템 및 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법에서, 상기 일정 횟수의 MPPT 제어 주기는 4 주기 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기 설정된 배수는 2 이상인 것을 특징으로 한다.
상술한 구성의 본 발명은, 급변 일사량 조건 하에서, 전압, 전력의 값이 일정 주기 동안 지속적으로 상승 또는 하강할 경우에는 반대 방향으로 동작점을 이동시키는 것에 의해 MPPT의 동작지점을 재확인하도록 하여 MPPT의 실패를 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 태양전지부의 출력 전압 및 전력을 이전 주기가 아닌 일정 MPPT 제어 주기 동안의 제어 정보와 비교하고, 가변 전압 스텝을 다단 스텝으로 하여서 IC 알고리즘을 적용한 전압에 대한 전력 변동을 나타내는 기울기에 따라 서로 다른 크기의 가변 전압을 인버터부로 출력하여 최대전력지점추종(MPPT)을 수행하는 것에 의해 빠른 최대전력지점추종(MPPT)을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 일사량 변화가 완만한 구간뿐 아니라 일사량 급변 구간에서도 최대전력지점추종이 효율적으로 수행되어, 태양광 발전 시스템의 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술의 계통연계형 태양광 발전 시스템의 MPPT 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 급변 일사량 조건에서의 태양전지셀에 의해 생성되는 전력의 전류-전압 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 급변 일사량 조건에서의 태양전지 셀에 의해 생성되는 전력의 전력-전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 일사량 100~500W/m2의 저-중 일사량 강도를 갖는 MPPT 효율 측정을 위한 종래기술의 일사량 변화 프로파일을 나타내는 도면.
도 5는 일사량 300~1000W/m2의 중-고 일사량 강도를 갖는 MPPT 효율 측정을 위한 종래기술의 일사량 변화 프로파일을 나타내는 도면.
도 6은 동적 MPPT를 위한 EN50530 기준을 이용한 시험을 위한 급변 일사량 가변 조건의 일사량 변화 프로파일을 나타내는 도면.
도 7은 종래기술의 P&O MPPT 알고리즘을 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도.
도 9는 본 발명의 태양광 발전시스템의 동적 최대전력지점추종 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 10은 도 9의 처리과정 중 최대전력지점추종과정의 실시예로서의 구체적 변수 처리과정을 나타내는 순서도.
도 11은 본 발명의 MPPT 효율 측정을 위한 시뮬레이션과정에서 태양전지모듈의 표준 시험조건(STC)을 나타내는 도면.
도 12는 P&O MPPT 알고리즘의 제어주기를 변화하였을 때 MPPT 변환효율을 나타내는 도면.
도 13은 P&O MPPT 알고리즘 주기에 따른 전압 추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도 14는 P&O MPPT 알고리즘 주기에 따른 전력 추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명에 따른 동적 최대전력지점 추종 방법에 따른 최대전력지점추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도 16은 도 6의 일사량 프로파일을 이용한 종래기술의 P&O MPPT, IC MPPT 및 본 발명의 동적 MPPT 제어에 따른 발전 효율을 나타내는 그래프.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템은, 태양광에 의해 전력을 생산하는 태양전지부(10), 상기 태양전지부(10)에서 생성된 불균일한 전력을 균일한 최대 전력을 가지도록 전압을 가변하여 출력하는 인버터부(20), 상기 태양전지부(10)의 출력 전압과 전류를 측정하여 출력하는 전력측정부(30) 및 상기 전력측정부(30)에서 일정 MPPT 제어 주기 동안 측정한 상기 태양전지부의 출력 전압과 전류를 수신한 후 저장하여, 급변 일사량 조건 하에서 상기 인버터부(20)가 태양전지부(10)에서 생성된 최대 전력을 출력하도록 하는 MPPT 제어를 위한 출력 전압 변동 신호를 상기 인버터부(20)로 출력하는 MPPT제어부(40)를 포함하여 구성된다. 도면에서 부하(50)는 인버터부(20)의 출력 전력을 입력 받아 구동하는 장치이다.
상기 인버터부(20)는 상기 태양전지부(10)에서 생성된 일정하지 않은 전력을 태양전지부(10)에서 생성된 최대전력을 가지는 전력으로 출력한다. 이 경우 상기 인버터부(20)는 DC-DC 컨버터, DC-DC-AC 컨버터 등으로 구현될 수 있다. 상기 인버터부(20)가 DC-DC 컨버터로 구현되는 경우에는 태양전지부(10)에서 생성되어 출력되는 일정하지 않은 직류 전력을, 최대 전력을 가지는 직류 전압 전원으로 변환화여 출력한다. 그리고 상기 인버터부(20)가 DC-DC-AC 컨버터로 구현되는 경우에는 DC-DC 컨버터와 같이, 태양전지부(10)에서 생성되어 출력되는 일정하지 않은 직류 전력을, 최대 전력을 가지는 직류 전압 전원으로 변환한 후, 변환된 일정한 전압의 직류 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력한다.
상기 전력측정부(30)는 MPPT제어 주기에 따라 상기 태양전지부(10)에서 생성되어 출력되는 전압과 전류를 측정하고, 측정된 전압과 전류로부터 전력을 산출한다.
도 9는 본 발명의 태양광 발전시스템의 동적 최대전력지점추종 방법(이하, 'MPPT 추종 방법' 이라 함)의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 본 발명의 MPPT 추종 방법은, 일정 주기 이상의 MPPT 제어 주기별로 태양전지부(10)의 출력 전압과 전류를 측정한 후 전력을 산출하고, MPPT 제어를 위한 가변 전압을 저장하는 전압전력측정과정(S10), 저장된 전압과 전력이 일정 주기 이상 지속적으로 상승 또는 하강하는 지를 판단하는 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단과정(S20), 상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단과정(S20)의 판단 결과, 상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정의 판단 결과 지속적으로 상승 또는 하강하는 경우 MPPT 동작지점의 전압변동을 역방향으로 이동시키는 역방향 동작점 이동과정(S30) 및 상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정(S20)의 판단 결과 태양 전지의 출력 전압 및 전력이 지속적으로 상승 또는 하강하지 않는 경우 또는 상기 역방향 동작점 이동과정(S30)이 수행된 후에 본 발명의 MPPT 제어부에 의한 가변 전압 출력에 의해 최대전력지점추종을 수행하는 최대전력지점추종과정(S40)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 최대전력지점추종과정(S40)은 전력측정부(30)와 MPPT 제어부(40)에 의해 일정 주기 동안의 저장된 MPPT 제어 정보 중, 일정 주기 동안의 전압 변화에 대한 전력 변화 기울기 정보에 따라 다수의 스텝의 가변 전압을 출력하는 최대전력지점추종을 수행하는 것에 의해 빠른 최대전력지점(MPP)추종이 수행 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 도 8의 시스템 구성 및 도 9의 처리 방법에 의해, 상기 MPPT제어부(40)는 상기 전력측정부(30)에서 측정된 전압과 전류 및 전력을 일정 주기 이상 저장한다. 이 후, 급변 일사량 조건에서 지속적 전력 및 전압 상승 또는 하강 발생 시 역방향으로 MPPT 동작점을 이동하여 MPT 동작점을 재확인하도록 한다. 또한, 최대전력지점 추종을 위해 IC 알고리즘의 전압에 대한 전력의 기울기 변화에 따라 다단 스텝 전압 게인(다단 가변 전압)을 적용하는 것에 의해 빠른 MPP 추종이 수행되도록 하는 급변 일사량 조건에서의 MPPT제어를 수행하도록 구성된다.
상술한 급변 일사량 조건에서의 MPPT제어는, 일사량의 급변 증가 시 최대 전력이 증가하는 경우 최대전력지점의 전압 값이 최대전력지점의 우측에 위치하는 것으로 판단된 경우 전압 값을 지속적으로 증가시키거나, 일사량의 급변 감소 시 최대 전력이 감소하는 경우 최대전력지점의 전압 값이 최대전력지점의 좌측에 위치하는 것으로 판단된 경우 전압 값을 지속적으로 감소시키는 것에 의해 MPPT 추종을 실패하는 것을 방지한다.
즉, 상기 MPPT제어부(40)는 상술한 바와 같이, IC 알고리즘의 기울기 정보를 적용하여 전압에 대한 전력 변화의 기울기의 크기에 따라 MPPT 제어를 위한 가변 전압 스텝을 다수의 스텝으로 하여 제어하는 것과, 일정 주기의 MPPT 제어 정보를 이용하여 지속적인 상승 또는 하강이 있는 경우 역방향으로 동작점을 이동시키는 제어를 수행하는 것에 의해, MPPT 제어주기를 짧게 수행하는 경우에도 MPPT 제어 효율이 저하되는 것을 방지함은 물론 향상시킨다.
이하, 본 발명의 동적 MPPT 제어 효율 측정을 위한 시뮬레이션 결과를 설명하는 것에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 동적 MPPT 제어 효율 측정을 위한 시뮬레이션과정 및 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 효율 측정을 위한 시뮬레이션에서, 상기 전압전력측정과정(S10)에서 저장되는 MPPT 제어 정보들의 저장 주기는 4주기로 하였다. 그리고 MPPT 제어를 위한 가변 기준 전압은 0.1V로 하였다. 그리고 상기 전력측정과정(S10)에서는 MPPT 4주기 동안의 태양전지부(10)의 출력 전압, 전류 및 MPPT 제어를 위하여 인버터부(20)로 출력한 가변 전압을 저장하는 것으로 하였다. 그리고 4주기 동안의 IC알고리즘을 적용한 전압 변화에 대한 전력 변화인 기울기 정보에 따라 가변 전압을 0.1V 또는 0.2V로 하는 2스텝으로 하였다.
도 10은 상술한 시뮬레이션 조건 하에서 도 9의 전력측정과정(S10)과 최대전력지점추종과정(S40)의 실시예를 나타내는 도면이다. 즉, 도 10은 도 9의 처리과정 중, 전력측정과정(S10), 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단과정(S20) 및 역방향 동작점 이동과정(S30)이 수행된 후에, 4주기 MPPT 제어 정보를 이용하여 전압변화에 대한 전력변화의 기울기 정보에 따른 2스텝 가변 전압이 적용되는 상기 최대전력지점추종과정(S40)의 실시예이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전력측정과정(S10)에 의해 4 주기의 태양전지부(10)의 출력 전압(V(k), V(k-1), V(k-2), V(k-3))과 출력 전류(미도시, I(k), I(k-1), I(k-2), I(k-3))가 측정되어 저장되고, 이에 따라 각 주기의 출력 전력(P(k), P(k-1), P(k-2), P(k-3))이 산출된다. 그리고 각 제어 주기 사이의 전압변화(dV=V(k)- V(k-1), dV1=V(k-1)-V(k-2), dV2=V(k-2)-V(k-3)) 및 전력변화(dP=P(k)-P(k-1), dP1=P(k-1)-P(k-2)), 그리고 전압 변화에 대한 전력 변화의 기울기(R=dP/dV, R1=dP1/dV1, R_p=R-R1)들이 산출되어 저장된다.
이와 같이, 4주기의 MPPT 제어 정보가 저장된 후, 도 10에는 미 도시되어 있으나, 도 9의 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정(S20)에 의해, 4주기 동안 전력과 전압이 지속적으로 상승 또는 하강하는 지를 판단한다.
상술한 판단 결과 4주기 동안 전력과 전압이 지속적으로 상승 또는 하강한 경우에는 상술한 동작지점 역방향 이동 과정(S30)에 의해 동작 지점을 역방향으로 이동하여 MPPT 동작 지점을 확인한다.
이 후에는 도 9의 최대전력지점추종과정(S40)이 수행되며, 도 10의 이전 4 MPPT 제어 주기 동안의 전력변화에 따른 전압 변화 및 전압 변화에 대한 전력 변화의 기울기 정보에 따라 2 스텝 가변 전압 게인을 적용하여 최대전력지점추종을 수행하는 과정이 도 9의 최대전력지점추종과정(S40)의 실시예가 된다.
도 10의 4주기 MPPT 제어 정보를 이용한 최대전력지점추종 과정을 설명하면, 먼저, 현재의 전력이 이전 MPPT 제어시의 전력과 동일한 지를 판단한다. 판단 결과 동일한 경우에는 MPPT 제어 처음부터 다시 수행한다.
이와 달리, 전력 변화가 있는 경우, 전력이 증가하였는지 감소하였는지를 판단한다.
상술한 전력 변화의 판단 결과 전력이 증가한 경우에는, 이전 MPPT 제어 전압에 비해 전압이 증가하였는지를 판단한다.
판단 결과 전압이 감소한 경우에는 일사량이 급격히 증가한 상황에서 전압 값이 동작 지점보다 큰 값을 가지는 경우, 즉, P-V 곡선 상 최대전력지점의 우측에 위치하므로, MPPT제어부(40)가 기준 전압 값만큼 전압을 감소시키는 가변 전압 제어 신호를 인버터부(20)로 출력하여 전압을 낮춘다.
다음으로, 전압 증가의 판단 결과 전압이 증가한 경우에는, IC 알고리즘을 적용하여 R>0이고, R1>0이며, R_p>0인 조건을 모두 만족하는지를 판단한다. 즉, 전압에 대한 전력의 변화의 기울기가 지속적으로 증가하는지를 판단한다. 이는 일사량이 급격히 증가한 것으로 볼 수 있으며, 동작지점이 최대전력지점의 좌측에서 멀리 있는 것으로 판단되는 상황으로, 가변 기준 전압의 두 배의 전압 변화 신호를 즉, 0.2V의 가변 전압 신호를 MPPT 제어부(40)가 인버터부(20)로 출력하는 것에 의해 빠른 최대전력지점(MPP) 추종을 수행하도록 한다.
이와 달리, R>0이고, R1>0이며, R_p>0인 조건을 만족하지 않는 경우에는 MPPT 제어부(40)가 가변 기준 전압인 0.1V를 인버터부(20)로 출력하여 최대전력지점(MPP) 추종을 수행하도록 한다.
그리고 상술한 처리과정과 달리 이전 MPPT 제어 시보다 출력 전력이 감소한 경우에는, 이전 MPPT 제어 전압에 비해 전압이 증가하였는지를 판단한다.
판단 결과 전압이 감소한 경우에는 일사량이 급격히 감소한 상황에서 전압 값이 동작 지점(최대전력지점)보다 작은 값을 가지는 경우, 즉, P-V 곡선 상에서 최대전력지점의 좌측에 위치하므로, MPPT제어부(40)가 기준 전압인 0.1V 만큼 전압을 증가시키는 가변 전압 제어 신호를 인버터부(20)로 출력하여, 동작지점의 전압을 높인다.
다음으로, 전압 증가의 판단 결과 전압이 증가한 경우에는, R<0이고, R1<0이며, R_p>0인 조건을 모두 만족하는지를 판단한다. 즉, 전압에 대한 전력의 변화의 기울기가 지속적으로 감소하는지를 판단한다. 이는 일사량이 급격히 감소한 것으로 볼 수 있으며, 동작지점이 최대전력지점의 우측에서 멀리 있는 것으로 판단되는 상황으로, 가변 기준 전압의 두 배의 전압 변화 신호를 즉, 0.2V의 가변 전압 감소 신호를 MPPT 제어부(40)가 인버터부(20)로 출력하는 것에 의해 빠른 최대전력지점(MPP) 추종을 수행하도록 한다.
이와 달리, R<0이고, R1<0이며, R_p>0인 조건을 만족하지 않는 경우에는 MPPT 제어부(40)가 가변 기준 전압인 0.1V 감소 신호를 인버터부(20)로 출력하여 최대전력지점(MPP) 추종을 수행하도록 한다.
상술한 처리과정을 포함하는 도 9의 처리과정은 태양광 발전 시스템의 구동 시 지속적으로 반복 수행된다.
도 11은 태양전지모듈의 표준 시험조건(STC)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 MPPT 효율 측정 시뮬레이션을 위한 태양전지 모델 모델링은 Matlab & Simulink를 이용하여 모델링을 수행하였다. 일사량에 따른 PV 제너레이터의 전류/전압 특성 모델은 EN50530 Annex C의 다이오드 모델과 MPPT 성능 시험을 위한 PV 제너레이터 모델을 사용하여 모델링하였다. [수학식 4]는 1개 다이오드 태양전지 모델 방정식을 나타낸다.
Figure 112014073514717-pat00006
여기서,
Figure 112014073514717-pat00007
:모듈 전류,
Figure 112014073514717-pat00008
:태양전지전류,
Figure 112014073514717-pat00009
:다이오드 포화전류,
Figure 112014073514717-pat00010
:모듈 전압,
Figure 112014073514717-pat00011
:온도전압,
Figure 112014073514717-pat00012
:다이오드 계수,
Figure 112014073514717-pat00013
:직렬저항,
Figure 112014073514717-pat00014
: 병렬저항을 나타낸다. 태양전지 모델링에 사용된 태양전지모듈의 특성은 태양전지모듈의 표준 시험조건(STC)인 도 11의 표와 같이,
Figure 112014073514717-pat00015
이다.
그리고 도 12는 P&O MPPT 알고리즘의 제어주기를 변화하였을 때 MPPT 변환효율을 나타내는 도면이다.
도 12의 표와 같이, EN50530의 동적 MPPT 성능시험을 위해서는 제어주기가 빠르게 동작되었을 때 효율이 높게 나온 것을 확인할 수 있다.
도 13은 P&O MPPT 알고리즘 주기에 따른 전압 추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 14는 P&O MPPT 알고리즘 주기에 따른 전력 추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14와 같이, 일사량이 일정한 구간에서 제어주기가 빠른 경우 전압 오실레이션이 발생하여 효율이 저감된다. 그러나 상승/하강구간에서는 제어주기가 빨라져야 MPPT 동작점이 잘 추종된다는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 동적 최대전력지점 추종 방법에 따른 최대전력지점추종 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 6의 일사량 프로파일을 이용한 종래기술의 P&O MPPT, IC MPPT 및 본 발명의 동적 MPPT 제어에 따른 발전 효율을 나타내는 그래프이다.
P&O 알고리즘의 제어주기에 따른 효율비교 시뮬레이션을 분석하기 위하여 본 발명의 MPPT 제어 방법에 따른 동적 MPPT 효율 성능 시뮬레이션을 수행하였다. 알고리즘은 P&O 알고리즘, IC 알고리즘 및 본 발명의 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종(MPPT) 방법의 알고리즘에 따라 시뮬레이션을 수행하였다. 제어주기는 0.1초로 하였다. 그리고 상술한 바와 같이 P&O 및 IC 알고리즘의 전압 게인은 0.1V로 하였고, 본 발명의 알고리즘은 도 9와 같이, 전압게인을 2스텝으로 시뮬레이션을 수행하였다.
도 15의 시뮬레이션 결과를 분석하면, P&O 및 IC 알고리즘의 경우를 이상적인 추종전압과 비교하여 보면, 완만한 일사량 변화구간에서는 최대전력지점의 전압을 추종하다가 급변구간에서는 최대전력지점의 전압을 추종하지 못하는 것을 확인할 수 있었다. 반면 본 발명의 MPPT 알고리즘의 경우에는 급변 구간에서도 최대전력지점의 전압을 적절히 추종하는 것을 확인할 수 있었다.
도 16과 같이, 도 6의 일사량 프로파일을 이용한 MPPT 알고리즘에 따른 효율을 비교해 보면, 본 발명의 MPPT 방법(MPPT 알고리즘)이 기타 종래기술의 MPPT 알고리즘보다 0.8% 이상 높은 효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
즉, EN50530 일사량 가변 프로파일과 같은 급격한 변화에 있어서, MPPT 제어주기는 짧아야 하고, 급변하는 일사량 조건하에서 제어기가 MPPT를 실패하는 것을 방지하기 위해서는 지속적 상승/하강 시에 재확인 검사가 필요한 것을 확인할 수 있었다.
1: 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템
10: 태양전지부 20: 인버터부
30: 전력측정부 40: MPPT제어부

Claims (8)

  1. 태양광에 의해 전력을 생산하는 태양전지부;
    상기 태양전지부의 출력 전압과 전류를 검출하여 전력을 계산하는 전력측정부;
    일정 횟수 MPPT 제어 주기에 대한 상기 전력측정부의 전압과 전류 측정 정보를 저장한 후, 상기 일정 횟수 MPPT 제어 주기 동안 상기 전압이 지속적으로 증가하거나 감소하는 경우, MPPT 동작 지점을 반대 방향으로 이동시키는 MPPT 제어를 수행하는 MPPT 제어부; 및
    상기 MPPT 제어부의 전압 변동 기준 전압에 따라 전압을 가변하여 전력을 출력하는 인버터부;를 포함하고,
    상기 MPPT 제어부는,
    측정 전력의 상승 시,
    전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압만큼 전압을 감소시키고,
    상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 횟수의 MPPT 제어 주기들의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화가 기울기가 0보다 크고 감소율이 지속적으로 증가하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 증가시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하고,
    상기 측정 전력의 하강 시,
    전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압만큼 전압을 증가시키고,
    상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 횟수의 MPPT 제어 주기들의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화가 기울기가 0 보다 작고 감소율이 지속적으로 감소하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 감소시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하는 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 일정 횟수의 MPPT 제어 주기는 4 주기 이상인 것을 특징으로 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기 설정된 배수는 2 이상인 것을 특징으로 하는 동적 최대전력지점 추종 태양광 발전 시스템.
  5. 태양전지부; 전력측정부; MPPT제어부; 및 인버터부를 포함하는 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법에 있어서,
    급변 일사량 변화에 따른 상기 태양전지부의 출력 전압과 전력을 주기적으로 측정하는 전압전력측정과정;
    일정 횟수의 MPPT 제어 주기 동안 상기 태양전지부의 출력 전압과 전력이 지속적으로 상승 또는 하강 하는 지를 판단하는 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단과정;
    상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정의 판단 결과 지속적으로 상승 또는 하강하는 경우 MPPT 동작지점의 전압변동을 역방향으로 이동시키는 MPPT 제어를 수행하는 역방향 동작점 이동과정; 및
    상기 출력 전압 및 전력 지속 상승 또는 하강 판단 과정의 판단 결과 지속적으로 상승 또는 하강하지 않는 경우 또는 상기 역방향 동작점 이동과정이 수행된 후, 최대전력지점추종을 수행하는 최대전력지점추종과정;을 포함하고,
    상기 최대전력지점추종과정은,
    측정 전력의 상승 시,
    전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT를 위하여 기준 전압만큼 인버터의 전압을 감소시키고,
    상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 주기의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화의 기울기가 0보다 크고 감소율이 지속적으로 증가하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 증가시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하고,
    상기 측정 전력의 하강 시,
    전압이 상승하지 않은 경우에는 MPPT를 위하여 기준 전압만큼 인버터의 전압을 증가시키고,
    상기 전압이 상승한 경우에는, 일정 주기의 측정 결과의 전압변화에 대한 전력변화의 기울기가 0 보다 작고 감소율이 지속적으로 감소하는 경우에는 MPPT 제어를 위한 기준 전압의 기 설정된 배수의 전압으로, 그 외의 경우에는 기준 전압으로 전압을 감소시키는 신호를 상기 인버터부로 출력하는 과정인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 일정 횟수의 MPPT 제어 주기는 4 주기 이상인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 기 설정된 배수는 2 이상인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 동적 최대전력지점 추종 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101615747B1 (ko) 2016-01-27 2016-05-11 지투파워 (주) 부분음영 시의 태양광 인버터의 mppt 효율 개선 방법
KR20200114521A (ko) 2019-03-29 2020-10-07 데스틴파워 주식회사 과도 전압의 안정화를 위한 계통 연계형 전력 변환 시스템 및 그 변환 방법
KR20220145590A (ko) 2021-04-22 2022-10-31 한국전력공사 태양광 모듈 온도 영향에 따른 개방전압 추종 발전 시스템 및 방법
KR20240044656A (ko) 2022-09-29 2024-04-05 (주)넥스트파워 빅데이터 기반의 지능형 mppt 알고리즘을 활용한 태양광 발전 제어 시스템 및 그 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014135073A (ja) 2010-08-27 2014-07-24 Ikutoku Gakuen 光発電システムにおける制御・状態監視方法、光発電システム、および、光発電システムにおける制御・状態監視装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014135073A (ja) 2010-08-27 2014-07-24 Ikutoku Gakuen 光発電システムにおける制御・状態監視方法、光発電システム、および、光発電システムにおける制御・状態監視装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101615747B1 (ko) 2016-01-27 2016-05-11 지투파워 (주) 부분음영 시의 태양광 인버터의 mppt 효율 개선 방법
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