KR101749270B1 - Photovoltaic system for grid connected with power-factor improvement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 계통과 연계하여 태양광 발전 시스템의 최대 전력 공급 조건을 추적하고, 추적된 최대 전력점에 따라 태양광 발전 시스템의 출력 전력으로 전력을 공급하며, 전력 계통에 무효 전력의 공급에 의해서 전압강하에 따른 전력품질의 저하를 방지하여 최적의 전력품질을 유지할 수 있는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템은, 태양전지 어레이(1)로부터 생산된 직류 전류를 취합하여, 태양광 인버터(100)에 의해 전력을 출력하는 태양광 접속반(2)을 포함하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 태양광 접속반(2)은 상기 태양전지 어레이(1)에서 입력받은 직류전력을 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력하는 태양광 인버터(100); 상기 태양전지 어레이 및 상기 인버터의 출력 전압을 입력받아 최대 전력점 추적을 통해 태양광 최대 출력 전력 및 레퍼런스 전압을 출력하는 MPPT 제어부(200); 부하 전류를 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전류 변환부(300); 전력 계통 전압을 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전압 변환부(400); 상기 전류 변환부 및 전압 변환부에서 변환된 전류 및 전압으로 상기 인버터에서 출력되는 무효 전력을 제어하는 무효전력 제어부(500); 상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력 및 상기 무효전력 제어부에서 출력되는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하는 PQ제어부(600); 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류를 abc 좌표계로 변환하는 전력 변환부(700); 및 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류를 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류로 보상하는 PWM제어부(800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In accordance with the present invention, the maximum power supply condition of the solar power generation system is tracked in conjunction with the power system, the power is supplied to the output power of the solar power generation system according to the tracked maximum power point, To a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improvement function capable of maintaining optimal power quality by preventing deterioration of power quality due to voltage drop.
In order to solve the above problems, the grid-connected photovoltaic generation system having the power factor improving function according to the present invention collects the direct current produced from the solar cell array 1, (2) is connected to the solar cell array (1) by AC power so that the DC power input from the solar cell array (1) can be used as commercial power A solar inverter 100 for converting and outputting the solar light; An MPPT controller 200 receiving the output voltage of the solar cell array and the inverter and outputting the maximum solar output power and the reference voltage through maximum power point tracking; A current converter 300 for converting the load current from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system; A voltage converter 400 for converting the power system voltage from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system; A reactive power control unit (500) for controlling reactive power output from the inverter with the current and voltage converted by the current converting unit and the voltage converting unit; A PQ control unit 600 for calculating a reference current based on the solar active power output from the MPPT control unit 200 and the reactive power output from the reactive power control unit; A power converter 700 for converting the reference current output from the PQ controller 600 into an abc coordinate system; And a PWM control unit 800 for compensating the inverter current output from the inverter 100 using the reference current output from the PQ control unit 600.

Description

역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템{PHOTOVOLTAIC SYSTEM FOR GRID CONNECTED WITH POWER-FACTOR IMPROVEMENT}[0001] PHOTOVOLTAIC SYSTEM FOR GRID CONNECTED WITH POWER-FACTOR IMPROVEMENT [0002]

본 발명은 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 계통과 연계하여 태양광 발전 시스템의 최대 전력 공급 조건을 추적하고, 추적된 최대 전력점에 따라 태양광 발전 시스템의 출력 전력으로 전력을 공급하며, 전력 계통에 무효 전력의 공급에 의해서 전압강하에 따른 전력품질의 저하를 방지하여 최적의 전력품질을 유지할 수 있는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function, and more particularly, to a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function, A grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function capable of supplying power with the output power of the power generation system and preventing the degradation of the power quality due to the voltage drop due to the supply of the reactive power to the power system, ≪ / RTI >

일반적으로 태양광 발전(PhotoVoltaic power generation, Photovolatics)은 높은 발전단가에 비해 전력 생산 효율이 낮은 단점이 있다. 그러나, 화석 에너지의 감소와 무공해라는 환경적인 요구가 증가함에 따라 현재에는 태양광 발전의 효율을 개선시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 태양으로부터 받은 에너지를 태양전지를 통해 변환할 수 있는 전기에너지의 비율은 전체 태양에너지의 약 15~20%에 불과하다.Generally, the photovoltaic power generation (Photovolatics) has a disadvantage that the power generation efficiency is lower than the high power generation cost. However, as environmental demands such as reduction of fossil energy and pollution have increased, much research is currently underway to improve the efficiency of solar power generation. The proportion of electrical energy that can convert the energy received from the sun through solar cells is only about 15-20% of the total solar energy.

상기 태양광 발전은 발전기의 도움없이 태양전지를 이용하여 빛을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식으로서, 태양전지를 이용하여 실제 수요부하에 맞게 구성한 발전 시스템이다.The photovoltaic power generation system is a power generation system that converts light directly into electric energy using a solar cell without the aid of a generator, and is a power generation system configured to meet actual demand loads using solar cells.

구체적으로, 태양광 발전을 일으키는 태양전지(solar cell)의 출력은 매우 작으므로 필요한 출력을 얻기 위해 태양전지를 여러 개 직렬로 연결하여 태양전지 모듈(PV Module, PhotoVoltanic Module)을 구성하고, 상기 태양 전지 모듈을 다시 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양전지 어레이(PV Array)를 구성한다. 여기서, 태양전지의 출력 특성은 일사량, 동작 전압 및 온도 등에 따른 변수로 최대 전력점(Maximum Power Point, MPP)이 변하기 때문에, 태양광 발전의 효율을 극대화시키기 위해서는 항상 최대 전력점에서 동작되도록 최대 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, 이하 'MPPT'라 칭함) 제어를 해야한다.Specifically, since the output of a solar cell that generates solar power is very small, a plurality of solar cells are connected in series to form a solar cell module (PV Module, PhotoVoltanic Module) The solar array (PV array) is constructed by connecting the battery modules again in series or in parallel. Here, since the maximum power point (MPP) varies depending on the solar radiation amount, operation voltage, temperature, etc., the output characteristic of the solar cell changes in order to maximize the efficiency of the solar power generation. It is necessary to control Maximum Power Point Tracking (MPPT).

MPPT란 인버터에서 일사량 변화에 따른 최대 전력을 생산하기 위한 제어 방식으로서, 일사량이 변하게 되면 직류 전압의 크기가 변하게 되므로 전압의 증감으로 인한 인버터의 효율이 낮아지게 된다. 이에 따라 태양광의 최대 전력점을 추적하기 위한 다양한 방법의 MPPT 알고리즘이 개발되었다.MPPT is a control method for producing the maximum power according to the solar radiation change in the inverter. When the solar radiation amount is changed, the DC voltage is changed in size, and the efficiency of the inverter due to the voltage increase or decrease is decreased. Accordingly, various methods of MPPT algorithm for tracking the maximum power point of the solar light have been developed.

한편, 등록특허공보 제10-1256433호에는 PV 전류를 이용한 최대 전력점 추적 방식의 태양광 발전 시스템이 개시되어 있다.On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1256433 discloses a solar power generation system of maximum power point tracking using PV current.

상기 기술은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광기전성 패널; 상기 광기전성 패널의 출력 전압을 승압하는 대칭 승압 컨버터; 상기 광기전성 패널의 출력 전압 및 출력 전류를 디지탈 광 출력 전압 및 디지탈 광 출력전류로 변환하는 A/D컨버터; 상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전압 및 상기 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 디지탈 광 출력 전력을 산출하고, 상기 디지탈 광 출력 전력과 이전의 디지탈 광 출력 전력의 비교 및 상기 디지탈 광 출력 전류와 이전의 디지탈 광 출력 전류의 비교를 수행하고, 그 비교 결과에 따라 일정한 감소 및 증가 보상량 중 어느 하나를 발생하는 최대 전력점 추종부; 상기 최대 전력점 추종부로부터의 상기 보상량을 이용하여 기준전류를 조절하는 기준전류 조절부; 상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류와 상기 A/D 컨버터로부터의 디지탈 광 출력 전류에 근거하여 충격계수를 조절하는 충격계수 조절부; 상기 A/D 컨버터로부터의 상기 디지탈 광 출력 전류와 상기 기준전류 조절부로부터의 상기 조절된 기준전류에 근거하여 상기 최대 전력점 추종부의 동작을 제어하는 최고점 전류 제어기; 및 상기 충격계수 조절부로부터의 상기 조절된 충격계수에 해당하는 펄스 폭을 가지는 PWM 제어 신호를 발생하고 그 PWM 제어 신호를 이용하여 상기 대칭 승압 컨버터의 스위칭 주기를 제어하는 PWM 제어기로 구성되는 것을 특징으로 한다.The technique includes a photovoltaic panel for converting light energy into electrical energy; A symmetrical step-up converter for stepping up the output voltage of the photovoltaic panel; An A / D converter for converting an output voltage and an output current of the photovoltaic panel into a digital optical output voltage and a digital optical output current; Wherein the digital optical output power is calculated based on the digital optical output voltage and the digital optical output current from the A / D converter, and a comparison between the digital optical output power and a previous digital optical output power, A maximum power point tracking unit for performing a comparison of previous digital light output currents and generating any one of a constant decrease and an increase compensation amount according to a result of the comparison; A reference current regulator for regulating a reference current using the compensation amount from the maximum power point follower; An impact coefficient adjuster for adjusting an impact coefficient based on the adjusted reference current from the reference current adjuster and the digital optical output current from the A / D converter; A peak current controller for controlling operation of the maximum power point follower based on the digital optical output current from the A / D converter and the adjusted reference current from the reference current adjuster; And a PWM controller that generates a PWM control signal having a pulse width corresponding to the adjusted impact coefficient from the impact coefficient adjusting unit and controls a switching period of the symmetric step-up converter using the PWM control signal .

상기의 기술은 MPPT 방식의 태양광 시스템에서 MPP를 빠르게 추종할 수 있으며 응답속도를 향상시킬 수 있는 장점은 있으나, 태양광 발전 시스템은 분산전원의 특성상 전력망에서 거리가 많이 떨어진 지역에 설치되어 운영되는 경우가 많기 때문에 선로에 의한 전압강하, 부하전력의 급격한 변화에 대한 전압과 주파수의 보상, 인접 선로의 사고나 고장으로 인한 전력품질의 저하에 대한 대응을 기대할 수 없는 단점이 있다.Although the above technology has the advantage of being able to follow the MPP quickly in the MPPT type solar photovoltaic system and improve the response speed, the photovoltaic power generation system is installed and operated in a region where the distance from the power grid is considerably large There is a disadvantage in that it can not be expected to cope with the voltage drop due to the line, the compensation of the voltage and the frequency against the sudden change of the load power, and the decrease in the power quality due to the accident or failure of the adjacent line.

KR 10-1256433 B1 (2013. 04. 12. 등록)KR 10-1256433 B1 (Registered on Apr. 12, 2013)

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 태양광 발전 시스템의 최대 전력점에서 동작되도록 최대 전력 추종하여 태양광 발전 시스템으로 공급할 수 있는 최대 전력을 유효전력과 무효전력으로 분배하여 전력 계통에 공급하고, 태양광 발전 시스템으로부터 발전되는 전력이 없는 야간의 경우, 태양광 인버터를 통해 AC 그리드에 무효전력을 공급하여 전력품질을 개선할 수 있는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art and it is an object of the present invention to provide a solar power generation system capable of supplying a maximum power to a solar power generation system It is possible to distribute the power to the power system by distributing the power into the active power and the reactive power and to improve the power quality by supplying reactive power to the AC grid through the solar inverter in the case of the nighttime in which there is no power generated from the solar power generation system And to provide a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템은, 태양전지 어레이(1)로부터 생산된 직류 전류를 취합하여, 태양광 인버터(100)에 의해 전력을 출력하는 태양광 접속반(2)을 포함하는 것으로서, 상기 태양광 접속반(2)은 상기 태양전지 어레이(1)에서 입력받은 직류전력을 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력하는 태양광 인버터(100); 상기 태양전지 어레이 및 상기 인버터의 출력 전압을 입력받아 최대 전력점 추적을 통해 태양광 최대 출력 전력 및 레퍼런스 전압을 출력하는 MPPT 제어부(200); 부하 전류를 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전류 변환부(300); 전력 계통 전압을 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전압 변환부(400); 상기 전류 변환부 및 전압 변환부에서 변환된 전류 및 전압으로 상기 인버터에서 출력되는 무효 전력을 제어하는 무효전력 제어부(500); 상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력 및 상기 무효전력 제어부에서 출력되는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하는 PQ제어부(600); 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류를 abc 좌표계로 변환하는 전력 변환부(700); 및 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류를 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류로 보상하는 PWM제어부(800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the grid-connected photovoltaic generation system having the power factor improving function according to the present invention collects the direct current produced from the solar cell array 1, (2) for converting the DC power received from the solar cell array (1) into AC power for use as commercial power and outputting the converted AC power to the solar cell An optical inverter (100); An MPPT controller 200 receiving the output voltage of the solar cell array and the inverter and outputting the maximum solar output power and the reference voltage through maximum power point tracking; A current converter 300 for converting the load current from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system; A voltage converter 400 for converting the power system voltage from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system; A reactive power control unit (500) for controlling reactive power output from the inverter with the current and voltage converted by the current converting unit and the voltage converting unit; A PQ control unit 600 for calculating a reference current based on the solar active power output from the MPPT control unit 200 and the reactive power output from the reactive power control unit; A power converter 700 for converting the reference current output from the PQ controller 600 into an abc coordinate system; And a PWM control unit 800 for compensating the inverter current output from the inverter 100 using the reference current output from the PQ control unit 600.

여기서, 상기 PQ제어부(600)는 상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력이 없는 경우, 상기 무효전력 제어부에서 출력되는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.The PQ control unit 600 calculates a reference current based on the reactive power output from the reactive power control unit when there is no solar active power output from the MPPT control unit 200. [

또한, 상기 MPPT 제어부(200)는 증분 컨덕턴스(IncCond, Incremental Conductance) 방식으로 최대 출력점 추적을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the MPPT controller 200 performs maximum output point tracking by incremental conductance (IncCond, Incremental Conductance) method.

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또한, 상기 PWM제어부(800)는 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류에 대하여 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류를 설정된 밴드폭(H)의 범위 내에서 제어하는 히스테리시스 전류제어 방식으로 상기 인버터 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.The PWM control unit 800 is a hysteresis current control method for controlling the inverter current outputted from the inverter 100 within the range of the set bandwidth H with respect to the reference current output from the PQ control unit 600 And the inverter current is controlled.

본 발명에 의하면, 전력 계통과 연계하여 태양광 발전 시스템의 최대 전력 공급 조건을 만족할 수 있으며, 태양광 발전 시스템에서 전력이 출력되지 않는 야간에는 전력 계통에 무효 전력을 공급하여 전압강하에 따른 전력품질의 저하를 방지하여 최적의 전력품질을 유지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to satisfy the maximum power supply condition of the photovoltaic generation system in conjunction with the power system. In the night when the power is not outputted in the photovoltaic power generation system, reactive power is supplied to the power system, So that the optimum power quality can be maintained.

또한, 순시 전력에 대한 지역 부하의 급격한 부하전력에 대응하여 전압과 주파수를 보상할 수 있으므로, 역률 개선에 따른 소비자의 부담을 경감할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the voltage and frequency can be compensated for in response to the abrupt load power of the local load with respect to the instantaneous power, there is an advantage that the burden on the consumer due to the improvement of the power factor can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 3상 결선 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 최대 출력점 추적과정을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 유효 전력의 산출 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 히스테리시스 전류제어 방식에 따른 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 적용한 전류 위상을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 적용한 유효 전력을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 태양 복사에 의한 태양광 발전 전력이 없는 경우의 유효 전력을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 태양 복사(a)에 대한 태양광 발전 유효 전력(Ppv), 그리드 유효 전력(Pgrid) 및 부하 유효 전력(PI)을 나타낸 그래프.
또 11은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템이 적용된 경우의 무효전력과 배제된 경우의 무효전력을 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a grid-connected photovoltaic generation system having a power factor improving function.
3 is a three-phase wiring diagram of a grid-connected photovoltaic generation system having a power factor improving function according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of tracking a maximum output point in a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.
5 is a block diagram for calculating active power in a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.
6 is a block diagram according to a hysteresis current control method in a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing current phases applied to a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing active power using a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the effective power in the grid-connected photovoltaic generation system having the power factor improving function according to the present invention in the absence of photovoltaic power generation by solar radiation.
10 is a graph showing the relation between the solar power generation power Ppv, the grid active power Pgrid and the load effective power PI for solar radiation (a) in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention The graph shown.
11 is a graph showing the reactive power when the solar power generation system according to the present invention is applied and the reactive power when excluded, in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 전력 계통과 연계하여 태양광 발전 시스템의 최대 전력 공급 조건을 추적하고, 추적된 최대 전력점에 따라 태양광 발전 시스템의 출력 전력으로 전력을 공급하며, 전력 계통에 무효 전력의 공급에 의해서 전압강하에 따른 전력품질의 저하를 방지하여 최적의 전력품질을 유지할 수 있는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.In accordance with the present invention, the maximum power supply condition of the solar power generation system is tracked in conjunction with the power system, the power is supplied to the output power of the solar power generation system according to the tracked maximum power point, To a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improvement function capable of maintaining optimal power quality by preventing deterioration of power quality due to voltage drop.

도 1은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템은 태양전지 어레이(1), 태양광 접속반(2), AC그리드(3) 및 부하를 포함하여 이루어진다.1, a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention includes a solar cell array 1, a solar light connection panel 2, an AC grid 3, and a load .

상기 태양전지 어레이(1)는 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전기를 발생시키기 위한 것으로서, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 구체적으로, 상기 태양전지 어레이(1)는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다.The solar cell array 1 is for generating electricity by collecting sunlight incident from the outside, and silicon and a composite material are usually used mainly. Specifically, the solar cell array 1 uses a p-type semiconductor and an n-type semiconductor bonded together, and utilizes a photoelectric effect to generate electricity by receiving sunlight.

대부분의 태양전지 어레이(1)는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다. 태양전지 어레이(1)의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지에는 셀이 복수 개로 사용된다. 즉, 가정에서 사용되는 필요 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상인데 비하여, 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문에 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다. 또한, 태양전지 어레이(1)가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 구성하여 사용한다.Most of the solar cell arrays 1 are formed of large-area P-N junction diodes, and the electromotive force generated at the opposite ends of the P-N junction diode is connected to an external circuit. The minimum unit of the solar cell array 1 is called a cell, and actually, a plurality of cells are used for the solar cell. In other words, since the required voltage used in the home is several tens to several hundreds of volts or more, the voltage from one cell is very small, about 0.5 V, so that a plurality of unit solar cells can be connected in series or parallel . In addition, when the solar cell array 1 is used outdoors, it is exposed to various harsh environments. Therefore, a plurality of cells are used as a package in order to protect a plurality of cells connected with a necessary unit capacity in a harsh environment.

상기 태양광 접속반(2)은 태양전지 어레이(1)로부터 생산된 직류 전류를 취합하여, 인버터에 의해 전력을 출력하는 장치로서, 태양전지 어레이(1)로부터 발전된 직류전력을 입력받으며, 직류출력 개폐기 및 출력단자용 개폐기(또는 배선용 차단기(MCCB: Molded Case Circuit Breaker)), 부스바(또는 단자대), 마그네틱 스위치, 다이오드, 전력용 퓨즈 및 피뢰소자(SPD, ZNR) 등으로 구성되는 주회로 장치(도시되지 않음)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 태양광 접속반(2)에는 절연저항측정이나 정기적인 단락전류 확인을 위한 출력단자용 개폐기가 설치되기도 한다. The photovoltaic connection panel 2 is a device for collecting the direct current produced from the solar cell array 1 and outputting power by the inverter. The photovoltaic panel 2 receives the direct current power generated from the solar cell array 1, A main circuit device consisting of switchgear for output and switchgear (or molded case circuit breaker (MCCB)), busbar (or terminal block), magnetic switch, diode, power fuse and lightning protection device (SPD, ZNR) Not shown). In addition, the photovoltaic connection panel 2 may be provided with an output terminal switch for insulation resistance measurement or periodic short-circuit current confirmation.

상기 태양광 접속반(2)은 태양광 태양전지 어레이(1)로부터 발전되어 출력되는 최대 전력 공급 조건을 추적하고, 이에 근거하여 태양광 발전 시스템의 출력 전력을 최대로하여 공급하며, 전력 계통에 무효 전력을 공급하여 전력 품질을 유지하도록 구성된다.The solar cell connection unit 2 tracks the maximum power supply condition generated and output from the photovoltaic solar cell array 1, and supplies the maximum output power of the photovoltaic power generation system on the basis thereof, And is configured to maintain the power quality by supplying reactive power.

상기 태양광 접속반(2)에서 출력되는 전력은 AC 그리드(3)와 연계하여 부하에 전력을 공급하게 된다.The power output from the solar cell connecting unit 2 is supplied to the load in conjunction with the AC grid 3. [

도 2는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 구성도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템의 3상 결선 구성도를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a block diagram of a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a grid-connected photovoltaic power generation system having a power factor improving function according to the present invention. Fig.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광 접속반(2), AC그리드(3) 및 부하를 포함하고, 태양광 접속반(2)에는 태양광 인버터(100), MPPT 제어부(200), 전류 변환부(300), 전압 변환부(400), 무효전력 제어부(500), PQ제어부(600), 전력 변환부(700) 및 PWM제어부(800)를 포함하여 구성된다.2 and 3, the solar power generation system according to the present invention includes a solar light connecting panel 2, an AC grid 3 and a load, and the solar light connecting panel 2 is provided with a solar inverter The power conversion unit 700, the PWM control unit 800, the power control unit 800, the MPPT control unit 200, the current conversion unit 300, the voltage conversion unit 400, the reactive power control unit 500, the PQ control unit 600, .

상기 인버터(100)는 태양전지 어레이(1)에서 입력받은 직류전력을 하나의 직류전력으로 통합한 후, 이를 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력한다. 상기 인버터(100)에서 출력된 교류전력은 AC 그리드(3)에 공급되어 수용가의 부하로 공급된다.The inverter 100 integrates the DC power received from the solar cell array 1 into one DC power and converts it into AC power for use as commercial power. The AC power output from the inverter 100 is supplied to the AC grid 3 and supplied to the load of the customer.

상기 MPPT 제어부(200)는 최대 전력점 추적을 통해 후술되는 PQ 제어부(600)와 연계하여 유효전력 및 무효전력을 AC 그리드(3)에 공급하도록 이루어지며, 태양전지 어레이(1)로부터 출력되는 전력이 없는 야간에는 동작하지 않도록 구성된다.The MPPT control unit 200 is configured to supply active power and reactive power to the AC grid 3 in cooperation with a PQ control unit 600 to be described later through a maximum power point tracking, It is configured not to operate at nighttime.

여기서, 상기 MPPT 제어부(200)에서 이루어지는 최대 출력점 추적은 P&O(Perturb and Observe) 및 증분 컨덕턴스(IncCond, Incremental Conductance) 방식이 주로 사용되고 있다.Here, P & O (Perturb and Observe) and Incremental Conductance (IncCond, Incremental Conductance) are mainly used for the maximum output point tracking performed by the MPPT controller 200.

상기 P&O방식은 태양전지 어레이의 출력 전압을 주기적으로 증가시키거나 또는 감소시키고 이전 출력 전력과 현재 출력 전력을 비교하여 최대전력 동작점을 찾는 방식이고, 증분 컨덕턴스 방식은 태양전지 출력의 컨덕턴스와 증분 컨덕턴스를 비교하여 최대 전력 동작점을 찾는 방식이다.The P & O method is a method of periodically increasing or decreasing the output voltage of the solar cell array and comparing the previous output power with the current output power to find the maximum power operating point. The incremental conductance method is a method in which the conductance of the solar cell output and the incremental conductance And finds the maximum power operating point.

이에 따라, 상기 MPPT 제어부(200)에서 이루어지는 최대 전력점 추적은 P&O 또는 증분 컨덕턴스 방식 중 선택된 하나의 방식을 채택하여 구성될 수 있으나, 상기 P&O 방식은 전압 변동이 큰 구간에서는 MPP의 추적 속도는 증가하지만 출력전압의 변동폭이 넓어지고, 반대로 전압 변동이 작은 구간에서는 MPP의 추적 속도는 느려지지만 출력전압의 변동폭이 좁아지는 특징이 있다.Accordingly, the maximum power point tracking performed by the MPPT controller 200 may be configured by adopting one selected from P & O or incremental conductance. However, in the P & O method, the tracking speed of the MPP increases However, the variation of the output voltage is widened. On the contrary, in the section where the voltage fluctuation is small, the tracking speed of the MPP is slowed, but the variation of the output voltage is narrowed.

이에, 상기 MPPT 제어부(200)에서 이루어지는 최대 출력점 추적은 증분 컨덕턴스(IncCond) 방식을 적용하여 구성하였다.The maximum output point tracking performed by the MPPT controller 200 is configured by applying an incremental conductance method (IncCond).

상기 증분 컨덕턴스를 설명하기 앞서, 먼저 태양전지 어레이(1)에서 출력되는 전류 및 전압 특성에 대해서 설명한다.Before describing the incremental conductance, the current and voltage characteristics output from the solar cell array 1 will be described first.

태양전지 어레이에서 출력되는 전력은 태양 복사와 주변 온도에 영향을 받는다. 이에 온도의 변화값에 따른 광 전류는 다음의 수학식 1)로 표현된다.The power output from the solar array is affected by solar radiation and ambient temperature. Therefore, the photocurrent according to the change value of the temperature is represented by the following equation (1).

수학식 1)(1)

Figure 112015118098603-pat00001
Figure 112015118098603-pat00001

여기서, Iph는 광 전류, Iph (ref)는 공칭 광 전류, G는 태양 복사, Gref는 공칭 태양 복사 및 Isc (ref)는 공칭 단락 전류이다.Where I ph is the photocurrent, I ph (ref) is the nominal photocurrent, G is the solar radiation, G ref is the nominal solar radiation, and I sc (ref) is the nominal short-circuit current.

상기의 수학식 1을 이용하여 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 출력 전류는 다음의 수학식 2로 표현된다.The output current of the solar cell output from the solar cell array using Equation (1) is expressed by the following equation (2).

수학식 2)(2)

Figure 112015118098603-pat00002
Figure 112015118098603-pat00002

여기서, Ipv는 태양전지의 출력 전류(이하 'PV 전류'라 한다), p는 태양전지의 병렬 연결 개수, s는 태양전지의 직렬연결 개수, Io는 다이오드 포화 전류, Vpv는 태양전지의 출력 전압(이하 'PV 전압'이라 한다), Iph는 광 전류, Rs는 태양 전지의 직렬 저항, VT는 열전압이다.Here, I pv is (hereinafter referred to as "PV current"), the output current of the solar cell, p is the parallel connection number of the solar cell, s is a series connection number of the solar cell, I o is the diode saturation current, V pv is a solar cell , I ph is the photocurrent, Rs is the series resistance of the solar cell, and V T is the column voltage.

또한, 태양전지 어레이에서 출력되는 태양전지 출력 전압(PV 전압)은 다음의 수학식 3으로 표현된다.The solar cell output voltage (PV voltage) output from the solar cell array is expressed by the following equation (3).

수학식 3)(3)

Figure 112015118098603-pat00003
Figure 112015118098603-pat00003

여기서, Vph는 PV 전압, p는 태양전지의 병렬 연결 개수, s는 태양전지의 직렬연결 개수, Io는 다이오드 포화 전류, Iph는 광 전류, VT는 열전압, Rs는 태양 전지의 직렬 저항이다.Where V ph is the PV voltage, p is the number of parallel connections of the solar cells, s is the number of series connections of the solar cells, I o is the diode saturation current, I ph is the photocurrent, V T is the column voltage, Series resistance.

상기의 수학식 2 및 수학식 3에 따른 태양전지의 출력전력(이하 'PV 전력'이라 한다)은 다음의 수학식 4로 정의된다.The output power of the solar cell according to Equation (2) and Equation (3) is defined by the following equation (4).

수학식 4)(4)

Figure 112015118098603-pat00004
Figure 112015118098603-pat00004

여기서, Ppv는 PV 전력, Vpv는 PV 전압, Ipv는 PV 전류이다.Where P pv is the PV power, V pv is the PV voltage, and I pv is the PV current.

상기의 수학식 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 증분 컨덕턴스 방식을 이용한 최대 출력점 추적 과정을 설명한다.The maximum output point tracking process using the incremental conductance method of the present invention will be described with reference to Equations 1 to 3 above.

도 4는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 최대 출력점 추적과정을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of tracking a maximum output point in a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.

상기 최대 출력점 추적은 먼저, 현재 주기의 PV 전압(V(k)) 및 PV 전류(I(k))를 검출(S10)한다.The maximum output point tracking first detects (S10) the PV voltage (V (k)) and the PV current I (k) of the current period.

다음으로, 검출된 PV 전압(V(k)) 및 PV 전류(I(k))를 이용하여 PV 전압 증분량(dV), PV 전류 증분량(dI), PV 전력 증분량(dP)을 산출(S20)한다.Next, the PV voltage increase amount dV, the PV current increase amount dI, and the PV power increase amount dP are calculated using the detected PV voltage V (k) and the PV current I (k) (S20).

상기 산출된 값 중에서, PV 전압 증분량(dV)을 판단(S30)하여, 판단 결과 PV 전압 증분량(dV)의 변화가 있는 경우, 증분 컨덕턴스(conductance)와 현재 주기의 검출 컨덕턴스를 비교(S40)한다.If the PV voltage increase amount dV changes as a result of the determination, the incremental conductance and the detection conductance of the current cycle are compared with each other (S40) )do.

이때, 증분 컨덕턴스(dI/dV)에 대하여 현재 주기의 검출 컨덕턴스(-I/V)를 비교하고, 증분 컨덕턴스와 검출 컨덕턴스 값의 비교 결과 동일하면, 현재 주기의 출력전력을 최대 출력점으로 판단한다. 최대 출력점으로 판단되면, 이전 주기의 출력전압을 레퍼런스 전압으로 하여 PV 전력(Ppv) 및 레퍼런스 전압(Vref)을 출력(S50)하고, 이전 주기의 PV 전압(V(k-1))과 PV 전류(I(k-1))을 현재 주기의 PV 전압(V(k))과 PV 전류(I(k))로 갱신(S60)한다.At this time, the detection conductance (-I / V) of the current period is compared with the incremental conductance (dI / dV). If the result of comparison between the incremental conductance and the detection conductance value is the same, the output power of the current period is determined as the maximum output point . The PV voltage Ppv and the reference voltage Vref are output (S50), and the PV voltage V (k-1) of the previous period and the PV The current I (k-1) is updated to the PV voltage V (k) and PV current I (k) of the current cycle (S60).

상기에서 증분 컨덕턴스(dI/dV)에 대하여 현재 주기의 검출 컨덕턴스(-I/V)를 비교하고, 증분 컨덕턴스와 검출 컨덕턴스 값의 비교 결과 증분 컨덕턴스(dI/dV)가 검출 컨덕턴스(-I/V)보다 큰지를 판단(S45)한다.The incremental conductance (dI / dV) is compared with the detection conductance (-I / V) by comparing the detection conductance (-I / V) of the current period with the incremental conductance (Step S45).

상기의 판단(S45) 결과 증분 컨덕턴스(dI/dV)가 검출 컨덕턴스(-I/V)보다 크면 레퍼런스 전압(Vref)은 상기 레퍼런스 전압(Vref)에 PV 전압 증분량(dV)을 증가(S46)시키고, 증분 컨덕턴스(dI/dV)가 검출 컨덕턴스(-I/V)보다 작으면 레퍼런스 전압(Vref)은 상기 레퍼런스 전압(Vref)에 PV 전압 증분량(dV)을 감소(S47)시킨다.If the incremental conductance dI / dV is larger than the detection conductance -I / V as a result of the determination S45, the reference voltage Vref increases the PV voltage increase amount dV to the reference voltage Vref at step S46. And if the incremental conductance dI / dV is smaller than the detection conductance -I / V, the reference voltage Vref decreases the PV voltage increase amount dV to the reference voltage Vref (S47).

상기의 과정에서 PV 전압 증분량(dV)을 판단(S30)한 결과 PV 전압 증분량(dV)의 변화가 없으면 PV 전류 증분(dI=I(k)-I(k-1))이 있는지를 판단(S70)한다.(DI = I (k) -I (k-1)) if there is no change in the PV voltage increase amount dV as a result of the judgment of the PV voltage increase amount dV (S70).

상기의 판단(S70) 결과 PV 전류 증분(dI)이 0인 경우, 레퍼런스 전압(Vref)은 조정하지 않고 현재 상태의 레퍼런스 전압(Vref)을 유지하고, PV 전력(Ppv) 및 레퍼런스 전압(Vref)을 출력(S50)한다.If the PV current increment dI is 0 as a result of the determination S70, the reference voltage Vref is not adjusted and the current reference voltage Vref is maintained. If the PV power Ppv and the reference voltage Vref are maintained, (S50).

상기에서 PV 전류 증분(dI=I(k)-I(k-1))이 있는지의 판단(S70) 결과, 증분이 있으면 증가된 값이 0보다 큰지 또는 작은지를 판단(S75)한다.If it is determined in step S70 that there is PV increment (dI = I (k) -I (k-1)), it is determined in step S75 whether the incremented value is larger or smaller than 0 in step S75.

상기의 판단(75) 결과 PV 전류 증분이 양수인 것으로 판단되면, 레퍼런스 전압(Vref)은 상기 레퍼런스 전압(Vref)에 PV 전압 증분량(dV)을 증가(S76)시킨다. 또한, 상기의 판단(75) 결과 PV 전류 증분이 음수인 것으로 판단되면, 레퍼런스 전압(Vref)은 상기 레퍼런스 전압(Vref)에 PV 전압 증분량(dV)을 감소(S77)시킨다.If it is determined that the PV current increment is positive as a result of the determination (75), the reference voltage (Vref) increases the PV voltage increment (dV) to the reference voltage (Vref) (S76). If it is determined that the PV current increment is negative as a result of the determination (75), the reference voltage Vref decreases the PV voltage increment dV to the reference voltage Vref (S77).

즉, PV 전류 증분이 양수이면 레퍼런스 전압(Vref)은 증가되며, PV 전류 증분이 음수이면 레퍼런스 전압(Vref)은 감소된다.That is, if the PV current increment is positive, the reference voltage Vref is increased, and if the PV current increment is negative, the reference voltage Vref is reduced.

이와 같은, 증분 컨덕턴스 방식을 이용한 최대 출력점 추적은 일사량이나 온도 변화 등 외부 조건이 급변하는 경우에도 최대 출력점(MPP)를 잘 추적하게 된다.The maximum output point tracking using the incremental conductance method tracks the maximum output point (MPP) even when the external conditions such as the solar radiation amount and the temperature change suddenly change.

다음으로, 무효전력을 공급하기 위한 구성에 대해서 설명한다.Next, a configuration for supplying reactive power will be described.

이때, 무효전력의 변수들은 상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 출력 전력(Ppv), 커패시터의 전압(Vdc), 전력 계통의 전압(usa, usb, usc), 인버터의 출력 전류(ica, icb, icc) 및 부하에 공급되는 부하 전류(iLa, iLb, iLc)이다.At this time, the reactive power parameters include the output power Ppv output from the MPPT controller 200, the voltage Vdc of the capacitor, the voltages usa, usb, and usc of the power system, the output currents ic, icb, icc) and the load current (i La , i Lb , i Lc ) supplied to the load.

상기 전류 변환부(300) 및 전압 변환부(400)는 순시전력에 근거하여 AC 그리드의 전압 및 부하 전류의 abc 좌표계에서 αβ 좌표계로 변환하여 무효전력 제어부(500)에 변수 값으로 입력하기 위한 것이다.The current converting unit 300 and the voltage converting unit 400 are for converting the voltage and the load current of the AC grid from the abc coordinate system to the a [beta] coordinate system based on the instantaneous power and inputting them as variable values to the reactive power control unit 500 .

상기 전류 변환부(300)에 입력되는 부하 전류(iLa, iLb, iLc)에 대한 abc 좌표계에서 αβ 좌표계로 변환할 수 있으며, 좌표계의 변환은 다음의 수학식 5로 표현될 수 있다.The current transformer 300 can convert the abc coordinate system of the load current (i La , i Lb , i Lc ) input to the current transformer 300 into the αβ coordinate system, and the transformation of the coordinate system can be expressed by the following equation (5).

수학식 5)Equation (5)

Figure 112015118098603-pat00005
Figure 112015118098603-pat00005

또한, 상기 전압 변환부(400)에 입력되는 전력 계통의 전압(ua, usb, usc)에 대한 abc 좌표계에서 αβ 좌표계로 변환하게 되면 다음의 수학식 6으로 표현될 수 있다.If the power system voltage (ua, usb, usc) input to the voltage conversion unit 400 is converted from the abc coordinate system to the a [beta] coordinate system, it can be expressed by the following equation (6).

수학식 6)(6)

Figure 112015118098603-pat00006
Figure 112015118098603-pat00006

상기의 수학식 5 및 6에서 iL,αβ는 부하 전류(iLa, iLb, iLc)에 대한 αβ 좌표계의 전류 및 iL,abc는 부하 전류(iLa, iLb, iLc) 각각에 대한 전류이다. 또한, M은 클라크(Clarke) 변환의 매트릭스이며, 상기 M과 M-1은 다음의 수학식 7로 표현된다.I L, αβ is the load current (i La, i Lb, i Lc) current, and i L, abc of the αβ coordinate system is a load current (i La, i Lb, i Lc) of the above in Equation 5, and 6 respectively, ≪ / RTI > Further, M is a matrix of Clarke transform, and M and M -1 are expressed by the following equation (7).

수학식 7)Equation (7)

Figure 112015118098603-pat00007
Figure 112015118098603-pat00007

상기의 수학식 5 내지 7에 의해서 부하 전류 및 전력 계통의 전압은 abc 좌표계에서 αβ 좌표계로 변환되어 무효전력 제어부(500)에 입력된다.The voltages of the load current and the power system are converted from the abc coordinate system to the a [beta] coordinate system and input to the reactive power control unit 500 according to Equations (5) to (7).

상기 무효전력 제어부(500)는 부하 전류 및 전력 계통의 전압에 근거하여 인버터에서 출력되는 무효 전력을 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 부하 전류 및 전력 계통의 전압에 근거하여 무효 전력을 산출하고, 산출된 무효 전력을 출력하게 된다.The reactive power control unit 500 controls the reactive power output from the inverter based on the load current and the voltage of the power system. The reactive power control unit 500 calculates the reactive power based on the load current and the voltage of the power system, Thereby outputting the reactive power.

상기 무효 전력은 순시무효전력(q)을 계산하여 이루어질 수 있으며, 순시무효전력은 다음의 수학식 8로 정의된다.The reactive power can be calculated by calculating the instantaneous reactive power q, and the instantaneous reactive power is defined by the following equation (8).

수학식 8)(8)

Figure 112015118098603-pat00008
Figure 112015118098603-pat00008

여기서, q는 순시무효전력, u와 u는αβ 좌표계의 전압, i i는 αβ 좌표계의 전류이다.Here, q is the instantaneous reactive power, u and u the voltage of the αβ coordinate system, i i L? is the current in the? P coordinate system.

상기 PQ제어부(600)는 상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력 및 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출한다.The PQ control unit 600 calculates the reference current based on the solar active power and the reactive power output from the MPPT control unit 200.

이때, 상기 PQ제어부(600)는 태양전지 어레이(1)에서 출력되는 유효전력이 없는 야간에는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하게 된다.At this time, the PQ controller 600 calculates the reference current based on the reactive power at the nighttime when there is no active power output from the solar cell array 1.

여기서 상기 PQ제어부(600)는 p-q이론에 근거하여 αβ 좌표계에서 기준 전류를 산출하게 되는 데, 기준 전류의 산출은 다음의 식 9에 의하여 정의된다.Here, the PQ controller 600 calculates the reference current in the? P coordinate system based on the p-q theory. The calculation of the reference current is defined by the following equation (9).

수학식 9)Equation (9)

Figure 112015118098603-pat00009
Figure 112015118098603-pat00009

여기서, ic*α와 ic*β는 αβ 좌표계에서 기준 전류, u와 u는αβ 좌표계의 전압, Ppv는 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 출력 전력, PLOS는 비례적분이득에 따른 회로내의 손실전력이다.Here, i c * α and i c * β are the reference currents in the αβ coordinate system, u and u are the voltages of the αβ coordinate system, P pv is the output power output from the MPPT controller 200, and P LOS is the proportional integral gain Is the loss power in the circuit.

상기에서 회로내의 손실전력(PLOS)에 대하여 설명한다.The loss power (P LOS ) in the above circuit will be described.

MPPT 제어부(200)는 태양전지 어레이(1)의 최대 출력점과 그에 따른 태양전지 최대 출력 전력(Ppv)을 제공하게 되는 데, 이때, 태양광 인버터의 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 자동 전환에 따라 회로 내에서는 전력 손실이 발생된다.The MPPT control unit 200 provides the maximum output point of the solar cell array 1 and the corresponding solar cell maximum output power Ppv at this time. At this time, the MPPT control unit 200 performs automatic switching to convert the DC power of the solar inverter into the AC power Accordingly, a power loss occurs in the circuit.

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도 5는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 유효 전력의 산출 블록도를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a block diagram for calculating the active power in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention.

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상기 비례적분이득부(900)에서 산출된 손실전력(PLOS)은 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 PV 전력(PPV)과 합산되어 PQ제어부(600)로 입력된다.The loss power P LOS calculated by the proportional integral gain unit 900 is added to the PV power P PV output from the MPPT control unit 200 and input to the PQ control unit 600.

상기 PQ제어부(600)에서 산출된 기준 전류 ic*α와 ic*β는 αβ 좌표계에서의 기준 전류에 해당하는 것으로서, 상기 산출된 기준 전류 ic*α와 ic*β는 abc 좌표계로 역 변환하는 과정이 수반되어야 한다.The reference currents i c * a and i c * b calculated by the PQ controller 600 correspond to the reference currents in the a ? Coordinate system, and the calculated reference currents i c * a and i c * The process of inverse transformation must be accompanied.

역 변환은 전력 변환부(700)에서 이루어지며, 상기 전력 변환부에서 이루어지는 계산은 다음의 수학식 10으로 정의된다.The inverse transformation is performed in the power conversion unit 700, and the calculation in the power conversion unit is defined by the following Equation (10).

수학식 10)(10)

Figure 112015118098603-pat00010
Figure 112015118098603-pat00010

여기서, ic*a, ic*b, ic*c는 각각 a상 b상 c상의 기준 전류, ic*α와 ic*β는 각각 αβ 좌표계에서의 기준 전류이다.Where i c * a , i c * b and i c * c are the reference currents on phase a and phase b, respectively, and i c * α and i c * β are the reference currents in αβ coordinate system, respectively.

상기 PWM제어부(800)는 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류(ica, icb, icc)를 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류로 보상하기 위한 기능을 수행하는 것으로서, 출력 전류를 기준 전류로 보상하기 위한 방식은 히스테리시스 전류제어 방식으로 이루어질 수 있다.The PWM control unit 800 performs a function of compensating the inverter currents ic, icb, and icc output from the inverter 100 with the reference currents output from the PQ control unit 600, A hysteresis current control method can be used.

이때, 상기 PWM제어부(800)는 스위칭 소자인 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 스택을 포함하여 구성된다.At this time, the PWM controller 800 includes an IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) stack, which is a switching device.

도 6은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 히스테리시스 전류제어 방식에 따른 블록도를 나타낸 도면이다.6 is a block diagram illustrating a hysteresis current control method in a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.

첨부된 도 6을 참조하면, 상기 히스테리시스 전류제어는 기준 전류에 대하여 설정된 밴드폭(H)의 범위 내에서 출력 전류를 조정하는 것으로서, 기준 전류를 0으로 설정하고 출력 전류가 설정된 밴드폭(H)의 범위내에서 출력하도록 스위칭 소자를 제어하는 것이다. 즉, 출력 전류가 상위 밴드값(+H/2)에 도달하면 -전압을 인가하여 전류를 낮추고, 출력 전류가 하위 밴드값(-H/2)에 도달하면 +전압을 인가하여 전류를 높이도록 구성된다.6, the hysteresis current control adjusts the output current within the range of the bandwidth H set for the reference current. When the reference current is set to 0 and the output current is set to the set bandwidth H, Of the switching element is controlled so as to be output within a range of That is, when the output current reaches the upper band value (+ H / 2), the voltage is applied to lower the current, and when the output current reaches the lower band value (-H / 2), the + .

상기 구성에서 밴드폭(H)을 좁게 설정하게 되면 기준 전류에 근접한 출력 전류를 얻을 수 있으나, 스위칭 소자의 스위칭 횟수가 증가되어 스위칭 소자에 많은 열이 발생되는 문제점이 있다.In the above configuration, if the band width H is set to be narrow, an output current close to the reference current can be obtained. However, the number of times of switching of the switching elements is increased, and thus much heat is generated in the switching elements.

이에 따라, 본 발명에서는 출력 전류가 상위 밴드값(+H/2)에 도달하면 0 전압을 인가하여 전류를 서서히 낮추고, 출력 전류가 하위 밴드값(-H/2)에 도달하면 0 전압을 인가하여 전류를 서서히 높이도록 구성될 수 있다.Accordingly, in the present invention, when the output current reaches the upper band value (+ H / 2), the zero voltage is applied to gradually decrease the current. When the output current reaches the lower band value (-H / 2) Thereby gradually increasing the current.

즉, 출력 전류가 기준 전류를 중심으로 상위 밴드와 하위 밴드 사이에서 삼각파 형태로 출력되는 데, 출력 전류가 상위 밴드 또는 하위 밴드에 도달하였을 경우, 0전압을 인가하게 되면 상위 밴드에서 하위 밴드로의 접근 시간 또는 하위 밴드에서 상위 밴드로의 접근 시간을 늘릴 수 있다. 이러한 방식에 의해서, 출력 전류가 상위 밴드 및 하위 밴드에 도달하는 시간이 증가됨에 따라 스위칭 동작의 횟수를 감소시켜 스위칭 소자인 IGBT 스택의 발열을 방지할 수 있는 장점이 있다.That is, the output current is output in the form of a triangle wave between the upper band and the lower band centering on the reference current. When the output current reaches the upper band or the lower band, when the 0 voltage is applied, Access time or access time from lower band to upper band can be increased. In this way, as the time for the output current to reach the upper band and the lower band is increased, the number of switching operations is reduced to prevent the heat generation of the IGBT stack, which is a switching device.

상기와 같이, 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서, 본 발명에 적용된 태양광 인버터는 그리드의 전압(us) 및 부하계통의 전류(iL)에 근거하여 무효전력을 산출하고, 산출된 상기 무효전력, 최대 전력점 추적을 통해 출력되는 태양광 전력(Ppv), 레퍼런스 전압(Vref)과 상기 태양광 인버터의 실제 전력(VDC)에 따른 회로내의 손실전력(PLOS)을 p-q이론에 근거하여 기준 전류를 산출하고, 상기 태양광 인버터의 출력 전류(ic)를 산출된 상기 기준 전류에 근접시키도록 히스테리시스 전류제어 방식으로 출력 전류를 제어하게 된다. 이에 따라 유효전력의 공급에 따라 무효전력을 적절히 공급할 수 있으므로, 역률을 개선할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention, the solar inverter applied to the present invention is invalid based on the voltage (u s ) of the grid and the current (i L ) And calculates the solar power (Ppv), the reference voltage (Vref) output through the calculated reactive power, the maximum power point tracking, and the loss power in the circuit according to the actual power (V DC ) of the solar inverter P LOS ) is calculated based on the pq theory, and the output current is controlled by a hysteresis current control method so that the output current (i c ) of the solar inverter is brought close to the calculated reference current. Accordingly, the reactive power can be appropriately supplied according to the supply of the active power, so that there is an advantage that the power factor can be improved.

아울러, 태양 복사가 없는 야간에는 상기 태양광 인버터의 실제 전력(VDC)에 따른 회로내의 손실전력(PLOS)을 p-q이론에 근거하여 기준 전류를 산출하고, 상기 태양광 인버터의 출력 전류(ic)를 산출된 상기 기준 전류에 근접시키도록 히스테리시스 전류제어 방식으로 출력 전류를 제어함에 따라, 주간 뿐만 아니라 야간에도 무효 전력을 적절히 공급하여 역률을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.Further, at night without solar radiation, the reference current is calculated based on the pq theoretical loss power (P LOS ) in the circuit according to the actual power (V DC ) of the solar inverter, and the output current i c is controlled to be close to the calculated reference current so that the power factor can be improved by appropriately supplying the reactive power to the nighttime as well as during the daytime.

도 7은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 적용한 전류 위상을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing current phases using a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.

첨부된 도 7을 참조하면, 인버터의 출력 전류(ica)와 전력 계통의 출력 전류(isa)의 합이 부하 전류(iLa)의 위상 특성과 일치하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the sum of the output current (i ca ) of the inverter and the output current (i sa ) of the power system coincides with the phase characteristic of the load current (i La ).

도 8은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 적용한 유효 전력을 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing active power using a grid-connected solar power generation system having a power factor improving function according to the present invention.

첨부된 도 8을 참조하면, 태양광 발전 시스템은 최대 출력점 추적을 통해 최대 전력점에서 동작되도록 최대 전력 추종하여 유효 전력을 공급하고, 전력 계통에서 나머지 유효 전력을 부하에 공급한다.Referring to FIG. 8, the photovoltaic power generation system follows the maximum power so as to operate at the maximum power point through the maximum output point tracking to supply the active power, and supplies the remaining active power to the load in the power system.

도 9는 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 태양 복사에 의한 태양광 발전 전력이 없는 경우의 유효 전력을 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the effective power in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention in the absence of solar photovoltaic power generated by solar radiation.

첨부된 도 9의 (a)는 태양광 발전 전력이 감소하는 과정에서의 부하 전류(ila), 계통 전류(isa) 및 인버터 전류(ica)의 출력을 나타낸 그래프로서, 태양광 인버터에서 출력되는 전류(ica)가 감소함에 따라 계통 전류(isa)는 증가되어 태양복사에 따른 유효전력 및 무효전력의 공급이 정상적으로 이루어지는 것으로 도출되었다. 또한, 태양광 인버터의 출력에 대한 계통 전류가 가변하여 부하에 공급됨으로써 전력의 품질을 유지할 수 있는 것으로 나타났다.9A is a graph showing the output of the load current (a1), the grid current (isa), and the inverter current (ic) in the process of reducing the solar photovoltaic power, (isa) is increased as the ica of the solar radiation decreases, so that the supply of the active power and the reactive power according to the solar radiation is normally performed. In addition, it has been shown that the power of the solar inverter can be maintained by varying the grid current to the output and being supplied to the load.

또한, 첨부된 도 9의 (b)는 도 9 (a)의 상태(태양광 인버터의 전류 출력이 감소하는 경우)에서 유효 전력 출력을 나타낸 그래프로서, 계통 전력(Pgrid)과 태양광 인버터에서 출력되는 유효 전력(Ppv)이 부하 전력과 동일하고, 이 경우의 무효 부하 전류도 동일하게 도출되는 것으로 나타났다.9 (b) is a graph showing the active power output in the state of Fig. 9 (a) (when the current output of the solar inverter is decreasing), wherein the system power Pgrid and the output (Ppv) is equal to the load power, and the reactive load current in this case is also derived.

도 10은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서, 태양 복사(a)에 대한 태양광 발전 유효 전력(Ppv), 그리드 유효 전력(Pgrid) 및 부하 유효 전력(PI)을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the relationship between the solar power generation active power Ppv, the grid active power Pgrid, and the load effective power PI for the solar radiation a in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention. Fig.

첨부된 도면을 참조하면, 태양 복사가 존재하는 구간에서 본 발명에 따른 태양광 발전의 유효 전력(Ppv)은 계통 연계된 그리드에서 공급하는 그리드 유효 전력(Pgrid)을 초과하여 공급할 수 있으며, 이는 상용 전력의 부담을 경감시킬 수 있는 것으로 도출되었다.Referring to the attached drawings, the active power (Ppv) of the photovoltaic power generation according to the present invention can be supplied in excess of the grid active power (Pgrid) supplied from the grid-connected grid, It was derived that it can reduce the burden of electric power.

또 11은 본 발명에 따른 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템에서 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템이 적용된 경우의 무효전력과 배제된 경우의 무효전력을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the reactive power when the solar power generation system according to the present invention is applied and the reactive power when excluded in the grid-connected solar power generation system having the power factor improving function according to the present invention.

첨부된 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템이 배제된 경우의 무효전력은 3.6KVar 정도로 도출되었으나, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템이 적용된 경우의 무효전력은 0KVar에 근접하여 도출된 것으로 나타났다. 즉, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 적용에 의해 무효전력을 공급함에 따라 역률이 1에 근접할 수 있는 발전 시스템을 제공할 수 있다.11, the reactive power in the case where the photovoltaic power generation system according to the present invention is excluded is about 3.6 KVar. However, in the case where the photovoltaic power generation system according to the present invention is applied, the reactive power is approximated to 0 KVar Respectively. That is, by applying the solar power generation system according to the present invention, it is possible to provide a power generation system in which the power factor can approach 1 by supplying the reactive power.

본 발명에 의하면, 전력 계통과 연계하여 태양광 발전 시스템의 최대 전력 공급 조건을 만족할 수 있으며, 태양광 발전 시스템에서 전력이 출력되지 않는 야간에는 전력 계통에 무효 전력을 공급하여 전압강하에 따른 전력품질의 저하를 방지하여 최적의 전력품질을 유지할 수 있고, 또한, 순시 전력에 대한 지역 부하의 급격한 부하전력에 대응하여 전압과 주파수를 보상할 수 있으므로, 역률 개선에 따른 소비자의 부담을 경감할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to satisfy the maximum power supply condition of the photovoltaic generation system in conjunction with the power system. In the night when the power is not outputted in the photovoltaic power generation system, reactive power is supplied to the power system, And it is also possible to compensate the voltage and the frequency corresponding to the abrupt load power of the local load with respect to the instantaneous power so that the burden on the consumer due to the improvement of the power factor can be reduced There are advantages.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.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, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 태양전지 어레이 2: 태양광 접속반
3: AC그리드
100: 태양광 인버터 200: MPPT 제어부
300: 전류 변환부 400: 전압 변환부
500: 무효전력 제어부 600: PQ제어부
700: 전력 변환부 800: PWM제어부
900: 비례적분이득부
1: Photovoltaic array 2: Photovoltaic module
3: AC grid
100: solar inverter 200: MPPT control unit
300: current conversion unit 400: voltage conversion unit
500: reactive power control unit 600: PQ control unit
700: power conversion unit 800: PWM control unit
900: Proportional integral gain unit

Claims (5)

태양전지 어레이(1)로부터 생산된 직류 전류를 취합하여, 태양광 인버터(100)에 의해 전력을 출력하는 태양광 접속반(2)을 포함하는 태양광 발전 시스템에 있어서,
상기 태양광 접속반(2)은,
상기 태양전지 어레이(1)에서 입력받은 직류전력을 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력하는 태양광 인버터(100);
상기 태양전지 어레이 및 상기 인버터의 출력 전압을 입력받아 최대 전력점 추적을 통해 태양광 최대 출력 전력 및 레퍼런스 전압을 출력하는 MPPT 제어부(200);
부하 전류를 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전류 변환부(300);
전력 계통 전압을 abc 좌표계에서 αβ좌표계로 변환하는 전압 변환부(400);
상기 전류 변환부 및 전압 변환부에서 변환된 전류 및 전압으로 상기 인버터에서 출력되는 무효 전력을 제어하는 무효전력 제어부(500);
상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력 및 상기 무효전력 제어부에서 출력되는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하는 PQ제어부(600);
상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류를 abc 좌표계로 변환하는 전력 변환부(700); 및
상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류를 상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류로 보상하는 PWM제어부(800);
를 포함하여 이루어지고,
상기 PWM제어부(800)는,
상기 PQ제어부(600)에서 출력되는 기준 전류에 대하여 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류를 설정된 밴드폭(H)의 범위 내에서 제어하는 히스테리시스 전류제어 방식으로 상기 인버터 전류를 제어하되,
상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류가 상위 밴드값(+H/2)에 도달하면 0 전압을 인가하여 전류를 서서히 낮추고, 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류가 하위 밴드값(-H/2)에 도달하면 0 전압을 인가하여 전류를 서서히 높이도록 구성되어 상기 인버터(100)에서 출력되는 인버터 전류가 상기 상위 밴드값 및 하위 밴드값에 접근하는 시간을 늘릴 수 있도록 구성되고,
상기 MPPT 제어부(200)에서 이루어지는 최대 출력점 추적은 다음의 수학식 1 내지 수학식 3으로 이루어지는 증분 컨덕턴스 방식으로 구성되되,
상기 최대 출력점 추적은,
현재 주기의 PV 전압(VPV)과 PV 전류(IPV)를 검출하고, 상기 검출된 PV 전압(VPV) 및 PV 전류(IPV)를 이용하여 PV 전압 증분량(dV), PV 전류 증분량(dI) 및 PV 전력 증분량(dP)을 산출한 후, 상기 산출된 값 중에서, PV 전압 증분량(dV)을 판단하여, 판단 결과 PV 전압 증분량(dV)의 변화가 있는 경우, 증분 컨덕턴스(dI/dV)와 현재 주기의 검출 컨덕턴스를 비교하고, 상기 증분 컨덕턴스와 검출 컨덕턴스 값의 비교 결과, 동일하면 현재 주기의 출력전력을 최대 출력점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템.
수학식 1)
Figure 112017022914606-pat00022

여기서, Iph는 광 전류, Iph(ref)는 공칭 광 전류, G는 태양 복사, Gref는 공칭 태양 복사 및 Isc(ref)는 공칭 단락 전류.
수학식 2)
Figure 112017022914606-pat00023

여기서, Ipv는 태양전지의 출력 전류(이하 'PV 전류'라 한다), p는 태양전지의 병렬 연결 개수, s는 태양전지의 직렬연결 개수, Io는 다이오드 포화 전류, Vpv는 태양전지의 출력 전압, Iph는 광 전류, Rs는 태양 전지의 직렬 저항, VT는 열전압.
수학식 3)
Figure 112017022914606-pat00024

여기서, Vph는 PV 전압, p는 태양전지의 병렬 연결 개수, s는 태양전지의 직렬연결 개수, Io는 다이오드 포화 전류, Iph는 광 전류, VT는 열전압, Rs는 태양 전지의 직렬 저항.
A photovoltaic power generation system comprising a photovoltaic panel (2) for collecting a direct current produced from a solar cell array (1) and outputting power by a photovoltaic inverter (100)
The photovoltaic panel (2)
A solar inverter 100 for converting AC power received from the solar cell array 1 into AC power for use as commercial power and outputting the AC power;
An MPPT controller 200 receiving the output voltage of the solar cell array and the inverter and outputting the maximum solar output power and the reference voltage through maximum power point tracking;
A current converter 300 for converting the load current from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system;
A voltage converter 400 for converting the power system voltage from the abc coordinate system to the alpha co-ordinate system;
A reactive power control unit (500) for controlling reactive power output from the inverter with the current and voltage converted by the current converting unit and the voltage converting unit;
A PQ control unit 600 for calculating a reference current based on the solar active power output from the MPPT control unit 200 and the reactive power output from the reactive power control unit;
A power converter 700 for converting the reference current output from the PQ controller 600 into an abc coordinate system; And
A PWM controller 800 for compensating an inverter current output from the inverter 100 with a reference current output from the PQ controller 600;
, ≪ / RTI >
The PWM control unit (800)
The inverter current is controlled by a hysteresis current control method in which an inverter current outputted from the inverter 100 is controlled within a range of a set bandwidth H with respect to a reference current outputted from the PQ controller 600,
When the inverter current outputted from the inverter 100 reaches the upper band value (+ H / 2), a voltage of 0 is applied to gradually decrease the current. When the inverter current outputted from the inverter 100 is lower than the lower band value (-H / 2), the zero voltage is applied to gradually increase the current, so that the inverter current outputted from the inverter 100 can increase the time for approaching the upper band value and the lower band value,
The maximum output point tracking performed by the MPPT controller 200 is an incremental conductance method using the following equations (1) to (3)
Wherein the maximum output point tracking comprises:
Current PV voltage (V PV) of the period and the PV current (I PV) of the detection and the detected PV voltage (V PV) and PV voltage incremental amount (dV) by the PV current (I PV), PV current increase (DV) of the PV voltage increase amount (dV) is calculated from the calculated values after calculating the quantity (dI) and the PV power increase amount (dP) And comparing the conductance (dI / dV) of the current period with the detection conductance of the current period, and determining the output power of the current period as the maximum output point if the comparison result of the incremental conductance and the detected conductance value is the same Grid - connected photovoltaic power generation system.
(1)
Figure 112017022914606-pat00022

Where I ph is the photocurrent, I ph (ref) is the nominal photocurrent, G is the solar radiation, G ref is the nominal solar radiation, and I sc (ref) is the nominal short-circuit current.
(2)
Figure 112017022914606-pat00023

Here, I pv is (hereinafter referred to as "PV current"), the output current of the solar cell, p is the parallel connection number of the solar cell, s is a series connection number of the solar cell, I o is the diode saturation current, V pv is a solar cell I ph is the photocurrent, R s is the solar cell's series resistance, and V T is the thermal voltage.
(3)
Figure 112017022914606-pat00024

Where V ph is the PV voltage, p is the number of parallel connections of the solar cells, s is the number of series connections of the solar cells, I o is the diode saturation current, I ph is the photocurrent, V T is the column voltage, Series resistance.
청구항 1에 있어서,
상기 PQ제어부(600)는,
상기 MPPT 제어부(200)에서 출력되는 태양광 유효전력이 없는 경우, 상기 무효전력 제어부에서 출력되는 무효전력에 근거하여 기준 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 역률개선 기능을 갖는 계통연계형 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The PQ control unit 600,
And the reference current is calculated on the basis of the reactive power output from the reactive power control unit when there is no solar effective power output from the MPPT control unit (200). The grid-connected solar power generation system .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102591711B1 (en) * 2020-09-15 2023-10-19 정태화 Device for extending the life of solar modules
CN116979608B (en) * 2023-08-03 2024-03-01 南通大学 Overvoltage power limiting control method and system for photovoltaic grid-connected inverter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281079B1 (en) * 2013-01-24 2013-07-09 김영일 Photoelectric cell system with improved power quality and operating method of it
JP2014135073A (en) * 2010-08-27 2014-07-24 Ikutoku Gakuen Control and state monitoring method for optical power generation system, optical power generation system, and control and state monitoring system for optical power generation system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014135073A (en) * 2010-08-27 2014-07-24 Ikutoku Gakuen Control and state monitoring method for optical power generation system, optical power generation system, and control and state monitoring system for optical power generation system
KR101281079B1 (en) * 2013-01-24 2013-07-09 김영일 Photoelectric cell system with improved power quality and operating method of it

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