KR102037989B1 - 전력 변환 시스템의 최대 전력점 추적 및 그의 방법 - Google Patents

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Abstract

예시적인 전력 변환 시스템은 MPPT 유닛, DC 버스, 전력 변환기, 및 변환기 제어기를 포함한다. MPPT 유닛은 전력 소스로부터 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호를 수신하고, 피드백 전류 및 전압 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 MPPT 기준 신호를 생성한다. DC 버스는 전력 소스로부터 DC 전력을 수신한다. 전력 변환기는 DC 버스 상의 DC 전력을 AC 전력으로 변환한다. 변환기 제어기는 MPPT 유닛으로부터 MPPT 기준 신호 및 전력 변환기의 출력에서 측정된 출력 전력 피드백 신호를 수신하고; MPPT 기준 신호 및 출력 전력 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 AC 전력 조절 및 최대 전력 추출을 위한 제어 신호들을 생성하며; 제어 신호들을 전력 변환기에게로 전송한다.

Description

전력 변환 시스템의 최대 전력점 추적 및 그의 방법{MAXIMUM POWER POINT TRACKING FOR POWER CONVERSION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시형태들은 전반적으로 전기 전력을 변환하고 제공하여 전기 시스템에 공급하는 전력 변환 시스템들 및 방법들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 천이 이벤트들 동안에 개선된 최대 전력점 추적 능력(maximum power point tracking(MPPT) capability)을 갖는 전력 변환 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
태양광 전력 발생 시스템들에 의해 생성되는 태양광 전력과 같은 재생가능 전력은 세계적으로 더 큰 에너지 공급원이 되고 있다. 일반적인 태양광 전력 발생 시스템은 다수의 상호접속 태양 전지들을 갖는 하나 이상의 광전지(photovoltaic) 어레이들(PV 어레이들)을 포함한다. PV 어레이들의 태양 전지들은 태양 에너지를 DC 전력으로 변환한다. PV 어레이들의 출력을 전력 그리드에 인터페이싱하기 위해, 일반적으로, 태양광 전력 변환기는 PV 어레이들로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변화시켜 전력 그리드를 공급하도록 하는 데 사용된다.
PV 어레이들로부터 출력된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 다양한 태양광 전력 변환기 구성들이 존재한다. 태양광 전력 변환기의 일 구현예는 DC-DC 변환기 스테이지 및 DC-AC 변환기 스테이지를 포함하는 2개의 스테이지들을 구비한다. DC-DC 변환기는 PV 어레이들로부터 DC 버스 상으로의 DC 전력 흐름을 제어한다. DC-AC 변환기 스테이지는 DC 버스에게로 공급되는 DC 전력을 전력 그리드로 출력될 수 있는 AC 전력으로 변환한다. 기존의 태양광 전력 변환기들은 추가로 DC-DC 변환기 및 DC-AC 변환기를 조절하여 DC 버스 전압 및 AC 그리드 전압과 주파수와 같은 다양한 시스템 변수들을 보상하도록 하기 위해 추가로 전력 변환기 제어기를 활용한다.
태양광 전력 소스들의 내재적인 비선형 특성들로 인해, 태양광 전력 소스들의 최적의 동작점(operating point)을 정확하게 예측하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 거의 모든 기존의 태양광 전력 변환기 제어들은, 최대 전력이 태양광 전력 생성 프로세스 동안에 태양광 전력 소스로부터 추출되는 것을 보장하도록 최대 전력점 추적(MPPT) 기능을 갖도록 구성된다. MPPT 기능은, 예를 들어 섭동 및 관찰(P & O) 알고리즘들 및 증분 컨덕턴스 알고리즘들과 같은 다양한 MPPT 알고리즘들 중 하나를 구현함으로써 달성될 수도 있다. 태양광 전력 변환 시스템이 전력 그리드에 접속될 때, 이러한 종래의 MPPT 알고리즘들을 구현하는 것은 일부 제한사항들을 갖는다. 한 가지 과제는 라인 측 출력 전력보다 큰 MPPT 출력 전력으로부터 DC 버스에서 전력 불균형이 발생할 수도 있다는 것이다. 따라서, 전력 변환 시스템이 전력 소스로부터 생성된 추가 전력을 처리하기 위해 신속하게 응답할 수 없다면, 과전압 문제들이 DC 버스에 존재할 것이다. 전력 불균형 과제는 전력 변환 시스템이 큰 전압 및 주파수 변동들을 가질 수도 있는 약한 전력 그리드에 접속될 때 심각하게 될 수도 있다.
따라서, 전술된 문제들을 해결할 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직하다.
여기에 개시된 실시형태들은 전반적으로 개선된 최대 전력점 추적(MPPT) 능력을 갖는 전력 변환 시스템들을 동작시키는 것에 관한 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "MPPT 능력"은 최대 전력이 태양광 전력 소스로부터 추출될 수 있는 태양광 전력 소스의 동작점을 발견하기 위해 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현되는 제어 구조 또는 방식을 지칭한다. 보다 구체적으로, 여기에서 설명되는 MPPT 능력의 구현은 전압 소스 제어 구조 또는 방식에 기초한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "전압 소스 제어 구조 또는 방식"은 제어 실시형태를 지칭하며, 이 때 주 제어 파라미터들 중 하나는 전력 변환 시스템의 전압 크기 커맨드 및 위상각 커맨드를 포함하는 AC 전압이다. 또한, 전압 소스 제어 구조에 기초하여, MPPT 능력은 MPPT 전력 생성이 라인 측 출력 전력과 조화되는 것을 보장하도록 구현된다. 따라서, 전력 변환 시스템은 통상의 태양광 전력 변환 시스템에 일반적으로 존재하는 추가 에너지 저장 디바이스를 사용하지 않고 구현될 수 있으며, 태양광 전력 소스로부터 생성된 여분의 전력을 저장하는 데 사용된다.
여기에 개시된 다른 실시형태에 따르면, 전력 변환 시스템을 동작시키는 방법이 제공된다. 방법은 전력 소스의 출력에서 측정된 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 최대 전력점 추정(MPPT) 기준 신호를 생성하는 단계; 전력 변환 시스템의 출력에서 측정된 MPPT 기준 신호 및 출력 전력 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호들을 생성하는 단계; 및 전력 불균형 상태들을 완화하면서 최대 전력이 전력 소스로부터 추출되게 하도록 제어 신호들을 전력 변환기에 인가하는 단계를 포함한다.
여기에 개시된 또 다른 실시형태에 따르면, 태양광 전력 변환 시스템이 제공된다. 태양광 전력 변환 시스템은 최대 전력점 추적(MPPT) 유닛, DC 버스, 라인 측 변환기, 및 라인 측 제어기를 포함한다. MPPT 유닛은 광전지(PV) 전력 소스로부터 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호를 수신하고, 이 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 MPPT 기준 신호를 생성한다. DC 버스는 PV 전력 소스로부터 DC 전력을 수신한다. 라인 측 변환기는 DC 버스에 커플링되어, DC 버스 상의 DC 전력을 AC 전력으로 변환한다. 라인 측 제어기는 라인 측 변환기의 출력에서 측정된 출력 전력 피드백 신호 및 MPPT 기준 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 AC 전력 조절 및 최대 전력 추출을 위한 제어 신호들을 생성하고, 이 제어 신호들을 라인 측 변환기에게로 공급한다.
본 발명의 이러한 특징들, 양태들 및 이점들과 그 밖의 특징들, 양태들 및 이점들은 하기의 상세한 설명이 첨부한 도면을 참조하여 판독되면 더 잘 이해될 것이다. 도면에서, 동일한 참조기호들은 도면 전반에 걸쳐서 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 태양광 전력 변환 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 라인 측 제어기에 의해 구현되는 제어 도표이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로와 관련된, 액티브 전력 조절기의 상세한 제어 도표이다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로와 관련된, 액티브 전력 조절기의 상세한 제어 도표이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로와 관련된, 액티브 전력 조절기의 상세한 제어 도표이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기의 상세한 제어 도표이다.
도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기의 상세한 제어 도표이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기의 상세한 제어 도표이다.
도 9는 본 발명의 또 예시적인 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기의 상세한 제어 도표이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 태양광 전력 변환 시스템에 대한 최대 전력점 추적의 개선된 구현예에 대한 방법의 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 태양광 전력 소스의 PV 전력 대 PV 전압을 예시한 그래프이다.
여기에 개시된 실시형태들은 전반적으로 개선된 최대 전력점 추적(MPPT) 능력을 갖는 전력 변환 시스템들을 동작시키는 것에 관한 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "MPPT"는 최대 전력이 태양광 전력 소스로부터 추출될 수 있는 태양광 전력 소스의 동작점을 찾기 위해 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현되는 제어 구조 또는 방식을 지칭한다. 보다 구체적으로, 여기에서 설명되는 MPPT 능력의 구현은 전압 소스 제어 구조 또는 방식에 기초한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "전압 소스 제어 구조 또는 방식"은 제어 실시형태를 지칭하며, 이 때 주 제어 파라미터들 중 하나는 전력 변환 시스템의 전압 크기 커맨드 및 위상각 커맨드를 포함하는 AC 전압이다. 또한, 전압 소스 제어 구조에 기초하여, MPPT 능력은 MPPT 전력 생성이 라인 측 출력 전력과 조화되는 것으로 보장하도록 구현된다. 따라서, 전력 변환 시스템은 종래의 태양광 전력 변환 시스템에 일반적으로 존재하는 추가 에너지 저장 디바이스를 사용하지 않고 구현될 수 있으며, 태양광 전력 소스로부터 생성된 여분의 전력을 저장하는 데 사용된다.
본 발명의 하나 이상의 특정 실시형태들이 하기에서 설명될 것이다. 이들 실시형태들의 정확한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현예의 모든 특징들이 명세서에서 설명되지는 않는다. 임의의 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같은 임의의 이러한 실제 구현예의 개발에 있어서, 구현예들에 따라 변할 수도 있는, 시스템 관련 및 사업 관련 제약들의 준수와 같은 개발자들의 특정 목적들을 달성하도록 수많은 구현-특정 결정들이 이루어져야 한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소비적일 수도 있지만, 본 발명의 혜택을 갖는 당업자들에게 디자인, 제작 및 제조의 일상적인 일일 것이라는 것이 인식되어야 한다.
별도로 정의되지 않는다면, 여기에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 보편적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기에서 사용되는 "제 1", "제 2" 등의 용어들은 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 표시하는 것이 아니라, 오히려 엘리먼트들을 구별하는 데 사용된다. 또한, 단수로 표기되는 용어들은 양적인 제한을 표시하는 것이 아니라, 오히려 언급된 항목들 중 적어도 하나의 존재를 표시한다. "또는"이라는 용어는 포괄적인 것을 의미하며, 나열된 항목들 중 어느 하나 또는 모두를 의미한다. 여기에서 "포함하는(including, comprising), 또는 "갖는(having)" 및 이들의 파생어의 사용은 이후에 나열되는 항목들 및 이들의 등가물들뿐 아니라 추가 항목들을 아우르는 것을 의미한다. "접속되는" 및 "커플링되는"이라는 용어는 물리적 또는 기계적 접속들이나 커플링들로 한정되는 것이 아니며, 직접적이든 간접적이든 전기적 접속들 또는 커플링들을 포함할 수 있다. 또한, "회로" 및 "회로기기"와 "제어기"라는 용어는 액티브 및/또는 수동이고 (예컨대, 하나 이상의 집적회로 칩들로서) 함께 접속되거나 그와 달리 커플링되어 설명된 기능을 제공하는 단일 콤포넌트 또는 복수의 콤포넌트들을 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전력 변환 시스템(10)의 블록도를 예시한다. 이후, 본 발명의 최선의 모두를 더 잘 이해하기 위해, 전력 변환 시스템(10)은 태양광 전력 변환 시스템으로서 예시되고 설명된다. 그러나, 본 분야의 당업자는 여기에서 설명되는 하나 이상의 실시형태들이 태양(solar) 애플리케이션들로 제한되어서는 안 되고, 본 발명의 특정 양태들이, 예를 들어 연료 전지 시스템들, 풍력 시스템들, 및 조력 시스템들을 포함하는 다른 전력 변환 시스템들과 유사한 방식으로 적용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
일반적으로, 태양광 전력 변환 시스템(10)은 태양광 전력 소스(12)와 전력 그리드(18) 사이에서 인터페이싱하도록 구성된 태양광 전력 변환기(14)를 포함한다. 보다 구체적으로, 태양광 전력 변환기(14)는 태양광 전력 소스(12)로부터 생성된 직류(DC) 전압 또는 전류 형태의 전력(이하, DC 전력이라 지칭됨)을 전력 그리드(18)로서 도시된 전기 시스템에게로 급전하는 데 적합한 교류 전류(AC) 전압 또는 전류 형태의 전력(이하, AC 전력이라 지칭됨)으로 변환하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 태양광 전력 소스(12)는 광전 효과를 통해 태양광 에너지를 DC 전력으로 변환할 수 있는 다수의 상호 접속된 태양 전지들을 갖는 하나 이상의 광전지 어레이들(PV 어레이들)을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 전기 시스템(18)은 AC 전력 그리드를 포함할 수도 있고, 태양광 전력 변환 시스템은 적합한 주파수 및 크기를 갖는 3-상 AC 전력을 AC 전력 그리드(18)에게로 전달하도록 구성된다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 전력 변환기(14)는 PV 측 변환기(142) 및 라인 측 변환기(144)를 포함하는 2-스테이지 구조에 기초한다. PV 측 변환기(142)는 전력 소스(12)로부터 수신된 DC 전압을 증가시키고 DC 버스(146)에 더 높은 DC 전압을 출력하는, DC-DC 부스터 변환기와 같은 DC-DC 변환기를 포함할 수도 있다. DC 버스(146)는 DC 버스(146)에서 일정한 DC 전압 레벨을 유지시키기 위한, 병렬 또는 직렬로 커플링된 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수도 있으며, 그에 따라 DC 버스(146)로부터 전력 그리드(18)로의 에너지 흐름이 관리될 수 있다. 라인 측 변환기(144)는 DC 버스(146) 상의 DC 전압을 AC 전력 그리드(18)에게로 급전하는 데 적합한 AC 전압으로 변환하는 DC-AC 변환기를 포함할 수도 있다. 다른 구현예들에 있어서, 전력 변환기(14)는 DC 버스에서의 DC 전압을 적합한 주파수 및 전압 크기를 갖는 AC 전압으로 변환하여 전력 그리드(18)에게로 급전하는 DC-AC 변환기를 포함하는 단일 스테이지 변환기 구조에 기초할 수도 있다. 단일 스테이지 실시형태 또는 멀티스테이지 실시형태 중 어느 하나에서, 전력 변환기(14)는 AC 전력 조절 및 최대 전력 추출 양측 모두를 제공하도록 제어된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "AC 전력 조절"은 액티브 전력 신호에 따라서 전력 변환기로부터 출력된 액티브 전력 또는 리액티브 전력을 조절하는 것을 의미하며, "최대 전력 추출"은 태양광 전력 소스의 동작점을 (방출 및 온도 변경들과 같은 환경적 변경들에 응답하여 변할 수도 있는) 전력 곡선 상에서 그의 최고 지점으로 동적으로 이동시켜 태양광 전력 소스로부터 출력되는 최대 양의 전력을 갖도록 하는 것을 의미한다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 전력 변환 시스템(10)은, 태양광 전력 소스(12)로부터 출력된 PV 전력을 조절하고 라인 측 변환기(144)의 출력에서의 액티브 전력 또는 리액티브 전력을 조절하도록 구성된 전력 변환기 제어기(16)를 더 포함한다. 일 구현예에서, 전술된 2-스테이지 변환기에 대응하여, 전력 변환기 제어기(16)는 PV 측 제어기(162) 및 라인 측 제어기(164)를 갖도록 구성된다. PV 측 제어기(162)는 PV 측 제어 신호들(166)을 PV 측 변환기(142)에게로 전송하여 다양한 커맨드 신호들 및 피드백 신호들에 따라서 태양광 전력 소스(12)로부터 출력된 PV 전력을 조절하도록 구성된다. 라인 측 제어기(164)는 라인 측 제어 신호들(168)을 라인 측 변환기(144)에게로 전송하여 다양한 커맨드 신호들 및 피드백 신호들에 따라서 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 액티브 전력 또는 리액티브 전력을 조절하도록 구성된다. PV 측 변환기(142)는 반브릿지 변환기, 전브릿지 변환기, 또는 푸시-풀 변환기와 같은 임의의 타입의 변환기 토폴로지를 포함할 수도 있다. 라인 측 변환기(142)는 2-레벨 변환기 또는 3-레벨 변환기와 같은 임의의 타입의 DC-AC 변환기 토폴로지를 포함할 수도 있다. PV 측 변환기(142) 및 라인 측 변환기(144)는 복수의 반도체 스위칭 디바이스들(미도시)을 포함할 수도 있으며, 이들은 IGCTs(integrated gate commutated thyristors) 및 IGBTs(insulated gate bipolar transistors)를 포함하지만 이들로 국한되지 않는다. 스위칭 디바이스들은 PV 측 제어 신호들(166) 및 라인 측 제어 신호들(168)에 응답하여 각각 스위칭 온 및 오프된다. 2개의 제어기들(162, 164)이 예시되어 있지만, 다른 실시형태들에서는, PV 측 변환기(142) 및 라인 측 변환기(144) 양측 모두를 제어하는 데 단일 제어기가 사용될 수도 있다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 전력 변환 시스템(10)은, 태양광 전력 소스(12)로부터 출력된 DC 전력의 리플 콤포넌트들을 제거하고 PV 측 변환기(142)로부터 태양광 전력 소스(12)로 송신된 리플 신호들을 차단하는 하나 이상의 용량성 및 유도성 엘리먼트들을 갖는 PV 측 필터(22)를 더 포함할 수도 있다. 전력 변환 시스템(10)은, 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 3-상 AC 전력의 각각의 위상에 대한 고조파 신호들을 제거하는 하나 이상의 유도성 엘리먼트들 또는 용량성 엘리먼트들(미도시)을 갖는 라인 측 필터(24)를 더 포함할 수도 있다.
일 구현예에서, PV 측 제어기(162)는 DC 버스(146)의 출력에 위치된 DC 전압 센서에 의해 측정된 DC 전압 피드백 신호(156)를 수신한다. PV 측 제어기(162)는 DC 전압 커맨드 신호(292)를 추가로 수신한다. PV 측 제어기(162)는 DC 버스(146)에 나타나는 DC 전압을 제어하기 위해 DC 전압 피드백 신호(156) 및 DC 전압 커맨드 신호(292)에 따라서 PV 측 제어 신호들(166)을 조정한다. 대안의 실시형태들에서, 대안으로 또는 추가로, 라인 측 제어기(164)를 지시하는 파선(292)에 의해 도시된 바와 같이, 라인 측 제어기(164)는 DC 버스(146)에 나타나는 DC 전압의 제어를 담당할 수도 있다. 보다 구체적으로, 라인 측 제어기(164)는 DC 전압 피드백 신호(156) 및 DC 전압 커맨드 신호(292)를 수신한다. 일 실시형태에서, 라인 측 제어기(164)는 DC 전압 커맨드 신호(292)로부터 DC 전압 피드백 신호(156)를 감산하여 획득된 DC 전압 에러 신호에 따라서 라인 측 제어 신호들(168)을 조정한다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 전력 변환 시스템(10)은 최대 전력점 추적(maximum power point tracking: MPPT) 회로(26)를 더 포함할 수도 있다. 예시의 목적으로, MPPT 회로(26)는 전력 변환기 제어기(16)의 출력에 위치되는 것으로 도시된다. 대안으로, MPPT 회로(26)는 전력 변환기 제어기(16) 내에 구성될 수도 있고, 또는 보다 구체적으로, PV 측 제어기(162) 내에 구성될 수도 있다. 일 실시형태에서, MPPT 회로(26)는 MPPT 알고리즘을 구현하여 태양광 전력 소스(12)로부터의 최대 전력을 추출할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, MPPT 회로(26)는 태양광 전력 소스(12), PV 측 제어기(162), 및 라인 측 제어기(164)와 전기적으로 통신한다. 정상 동작 시에, MPPT 회로(26)는 태양광 전력 소스(12)로부터 피드백 DC 전류 신호(112) 및 피드백 DC 전압 신호(114)를 수신한다. 피드백 DC 전류 및 전압 신호들(112, 114)은 태양광 전력 소스(12)의 출력에 위치된 전류 센서(28) 및 전압 센서(32)에 의해 측정될 수도 있다. MPPT 회로(26)는 MPPT 회로를 구현하며, 예를 들어 전류 기준 신호들, 전압 기준 신호들, 또는 전력 기준 신호들을 포함할 수도 있는 다수의 기준 신호들(158)을 생성한다. 일 실시형태에서, MPPT 회로(26)로부터 생성된 기준 신호들(158)은 라인 측 제어기(164)에게로 공급된다. 이 경우, MPPT 섭동이 라인 측 제어기(164)에게 추가된다. 라인 측 제어기(164)는 최대 전력이 태양광 전력 소스(12)로부터 추출될 것을 보장하도록 기준 신호들(158)에 따라서 라인 측 변환기(144)에 대한 라인 측 제어 신호들(168)을 조정한다. 또한, 라인 측 변환기(144)가 MPPT 회로(26)로부터의 기준 신호들(158)에 따라서 제어되므로, 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 전력 및 태양광 전력 소스(12)로부터 출력된 전력은 DC 버스(146) 상에 너무 큰 응력을 갖지 않고 적어도 전력 균형의 혜택이 달성될 수 있도록 조화된다. 다른 실시형태들에서, MPPT 회로(26)로부터 생성된 기준 신호들(158)은 PV 측 제어기(162)에 선택적으로 추가될 수 있으며, 이는 MPPT 섭동에 대해 보다 빠른 응답을 제공하는 이점을 가질 수도 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 라인 측 제어기(164)의 전체 제어 도표의 일부분을 예시한다. 도 2에 도시된 기능 블록들은 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 실제 애플리케이션들에서, 라인 측 제어기(164)는 마이크로제어기 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 구현될 수도 있다. 일반적으로, 도 2에 도시된 라인 측 제어기(164)는 전압 소스 제어 구조를 갖는 것으로 이해된다. 전압 소스 제어 구조에 기초하여, 라인 측 변환기(144)의 출력에서의 실제 액티브 전력 및 리액티브 전력은 커맨드된 액티브 및 리액티브 전력에 따라서 조절될 수 있다. 예시된 실시형태에서, 라인 측 제어기(164)는 액티브 전력 조절기(210), 리액티브 전력 또는 VAR 조절기(220), 및 신호 발생기(240)를 포함한다.
도 2에 도시된 액티브 전력 조절기(210)는 커맨드된 액티브 전력에 따라서 라인 측 변환기로부터 출력된 액티브 전력을 조절하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 일 실시형태에서, 액티브 전력 조절기(210)는 전력 피드백 신호(214) 및 MPPT 전력 커맨드 신호(212)를 수신하고 위상각 커맨드 신호(216)를 생성한다. MPPT 전력 커맨드 신호(212)는 라인 측 변환기(144, 도 1 참조)의 출력 단자와 그리드(18) 사이에 전달될 희망 전력을 나타낸다. 전력 피드백 신호(214)는 라인 측 변환기(144)의 출력 단자와 그리드(18) 사이에 전달되는 실제 측정된 전력이다. 일 실시형태에서, 전력 피드백 신호(214)는, 예를 들어 라인 측 변환기(144)와 그리드(18, 도 1) 사이에 위치된 전류 센서(34) 및 전압 센서(36)로부터 획득될 수도 있는 피드백 전류 신호(154)와 피드백 전압 신호(152)를 승산하여 획득될 수도 있다. 일 실시형태에서, 위상각 커맨드 신호(216)는 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 AC 전압의 바람직한 위상각을 나타낸다.
도 2를 계속 참조하면, 리액티브 전력 조절기(220)는 커맨드된 리액티브 전력에 따라서 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 리액티브 전력을 조절하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 일 실시형태에서, 리액티브 전력 조절기(220)는 리액티브 피드백 신호(224) 및 액티브 전력 커맨드 신호(222)를 수신하고, 전압 크기 커맨드 신호(226)를 생성한다. 리액티브 전력 커맨드 신호(222)는 공통 커플링 지점(전류 센서(34)와 전압 센서(36)가 커플링된 지점)에서의 출력과 그리드(18) 사이에 전달된 바람직한 리액티브 전력을 나타내며, 그리드 조작자에 의해 지시될 수도 있다. 리액티브 전력 피드백 신호(224)는 라인 측 변환기(144)의 출력과 그리드(18) 사이에서 전달되는 실제 측정된 리액티브 전력이다. 리액티브 전력 피드백 신호(224)는 피드백 전류 신호(154)와 피드백 전압 신호(152)(도 1 참조)를 승산하여 획득될 수도 있다. 전압 크기 커맨드 신호(226)는 라인 측 변환기(144)로부터 출력된 AC 전압의 바람직한 전압 크기를 나타낸다. 일 실시형태에서, 리액티브 전력 조절기(220)는 리액티브 전력 커맨드 신호(222)로부터 리액티브 전력 피드백 신호(224)를 감산하여 리액티브 전력 에러 신호를 생성하는 합산 엘리먼트(미도시)를 포함할 수도 있다. 리액티브 전력 조절기(220)는 결과적인 리액티브 전력 에러 신호를 이용하여 전압 크기 커맨드 신호(226)를 생성하는 전압 조절기(미도시) 및 VAR 조절기를 더 포함할 수도 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 신호 발생기(240)는 위상각 커맨드 신호(216) 및 전압 크기 커맨드 신호(226)에 따라서 라인 측 변환기(144)에 대한 라인 측 제어 신호들(168)을 생성하도록 구성된다. 일 구현예에서, 신호 발생기(240)는 라인 측 변환기(144)에 대한 펄스 폭 변조(PWM) 패턴으로 라인 측 제어 신호들(168)을 생성하는 PWM 신호 발생기일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로(26) 및 액티브 전력 조절기(210)의 보다 상세한 제어 도표를 예시한다. 예시된 실시형태에서, MPPT 회로(26)는 PV 전력 계산 유닛(262) 및 MPPT 기준 유닛(264)을 포함한다. PV 전력 계산 유닛(262)은 DC 전류 신호(112)와 DC 전압 신호(114)를 승산하여 태양광 전력 소스(12)로부터 현재 획득된 실제 전력을 계산하는 데 사용된다. MPPT 기준 유닛(264)은, 피드백 PV 전력 신호(266)를 수신하고 적어도 이 피드백 PV 전력 신호(266)에 기초하여 MPPT 전력 기준 신호(268)를 생성하는 데 사용된다. 보다 구체적으로, MPPT 전력 기준 신호(268)는 피드백 PV 전력 신호(266)를 이전 기준 전력 신호와 비교함으로써 생성된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "이전 기준 신호"는 MPPT 알고리즘 구현으로부터 생성된 신호이며, 태양광 전력 소스(10)로부터 추출될 것으로 예상되는 타깃 전력을 나타내는 데 사용된다. 피드백 PV 전력과 이전 기준 전력 사이의 절대적 차이가 미리 결정된 임계값보다 작은 것으로 판정되면, MPPT 전력 기준 신호(268)는 현재 획득된 피드백 PV 전력을 미리 결정된 전력 단차 값과 합산함으로써 생성된다. 여기에서 언급되는 바와 같이, "미리 결정된 전력 단차 값"은 시스템 요건들 및 애플리케이션들에 따라서 고정 전력 값 또는 가변 전력 값일 수 있다. 피드백 PV 전력과 이전 기준 전력 사이의 절대적 차이가 미리 결정된 임계값보다 큰 것으로 판정되면, MPPT 전력 기준 신호(268)는 현재 획득된 피드백 PV 전력으로부터 미리 결정된 전력 단차 값을 감산함으로써 생성된다.
도 3에 추가로 도시된 바와 같이, MPPT 회로(26)로부터 생성된 MPPT 전력 기준 신호(268)는 액티브 전력 조절기(210)의 합산 엘리먼트(250)에게로 공급된다. 합산 엘리먼트(250)는 MPPT 전력 기준 신호(268)로부터 전력 피드백 신호(214)를 감산하고, MPPT 전력 기준 신호(268)와 전력 피드백 신호(214) 사이의 차이를 나타내는 전력 에러 신호(252)를 제공한다. 전력 에러 신호(252)는 액티브 전력 조절기(210)의 전력 조절기(254)에게로 공급되며, 이 때 전력 조절기(254)는 전력 에러 신호를 0으로 구동하도록 설계된 전력 에러 신호(252)에 따라서 주파수 커맨드 신호(256)를 생성한다. 주파수 커맨드 신호(256)는 액티브 전력 조절기(210)의 위상각 발생기(270)에게로 공급되며, 이 때 위상각 발생기(270)는 주파수 커맨드 신호(256)에 따라서 위상각 커맨드 신호(216)를 생성한다. 일 구현예에서, 위상각 발생기(270)는 주파수 커맨드 신호(256)를 적분하여 위상각 커맨드 신호(216)를 생성하는 적분 엘리먼트들을 사용할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로(26) 및 액티브 전력 조절기(210)의 보다 상세한 제어 도표를 예시하며, 이 실시형태는 PV 전력 계산 유닛(262)에 의해 계산된 PV 전력 피드백 신호(266)에 따라서 MPPT 전류 기준 신호(267)를 생성하도록 구성된 MPPT 기준 및 맵핑 유닛(265)을 더 포함한다. 또한, 승산 엘리먼트(232)가 액티브 전력 조절기(210)에 포함되며, 이 때 승산 엘리먼트(232)는 MPPT 전류 기준 신호(267)와 피드백 PV 전압 신호(114)를 승산하여 MPPT 전력 기준 신호(234)를 생성한다. 이후, 도 3과 관련하여 전술된 내용과 마찬가지로, MPPT 전력 기준 신호(234)는 주파수 커맨드 신호(256) 및 위상각 커맨드 신호(216)의 생성에 이용된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 2에 도시된 MPPT 회로(26) 및 액티브 전력 조절기(210)의 보다 상세한 제어 도표를 예시한다. 도 5에 예시된 제어 도표에서, MPPT 회로(26)에서의 MPPT 기준 및 맵핑 유닛(265)은 PV 전력 피드백 신호(266)에 따라서 MPPT 전압 기준 신호(269)를 생성하도록 구성된다. MPPT 전압 기준 신호(269)는 MPPT PV 전력 기준 신호(234)의 생성을 위해 승산 엘리먼트(232)에 의해서 PV 전류 피드백 신호(112)와 승산되며, 그 MPPT PV 전력 기준 신호(234)는 주파수 커맨드 신호(256) 및 위상각 커맨드 신호(216)의 생성에 추가로 이용된다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 도 1에 도시된 PV 측 제어기(162)의 상세한 제어 도표를 예시한다. 전술된 바와 같이, 일 양태에 있어서, PV 측 제어기(162)는 DC 버스(146)에 나타나는 DC 전압의 조절을 담당한다. PV 측 제어기(162) 는 제 1 합산 엘리먼트(320), DC 전압 제어기(324), 맵핑 유닛(328), 제 2 합산 엘리먼트(331), 및 PV 전류 조절기(358)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 전압 루프(321)에서, DC 전압 피드백 신호(156)는 제 1 합산 엘리먼트(320)에게로 공급되고, DC 전압 커맨드 신호(292)로부터 감산되어 DC 전압 커맨드 신호(292)와 DC 전압 피드백 신호(156) 사이의 차이를 나타내는 DC 전압 에러 신호(322)를 생성한다. DC 전압 커맨드 신호(292)는 DC 버스(146)에서 달성될 바람직한 DC 전압을 나타낸다. DC 전압 에러 신호(322)는 DC 전압 제어기(324)에 의해 PV 전력 커맨드 신호(326)를 생성하도록 조절된다. PV 전력 커맨드 신호(326)에 따르면, PV 전류 커맨드 신호(332)는 맵핑 회로(328)에 의해 맵핑된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "맵핑된"은 PV 전력 커맨드 신호에 따라서 전력 곡선 상의 PV 전류 커맨드 신호를 획득하는 것을 지칭한다. 도 6에 추가로 도시된 바와 같이, 내부 전류 루프(333)에서, PV 전류 신호(112)는 제 2 합산 엘리먼트(321)에게로 공급되며, PV 커맨드 신호(332)로부터 감산된다. 제 2 합산 엘리먼트(331)로부터의 결과적인 PV 전류 에러 신호(334)는 PV 전류 조절기(358)에 의해 PV 측 변환기(142)에 대한 PV 측 제어 신호들을 생성하도록 조절된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기(162)의 상세한 제어 도표를 예시한다. 도 7에 예시된 제어 도표에는, 피드포워드 제어가 추가로 포함된다. 보다 구체적으로, 일 실시형태에서, MPPT 회로(26)로부터 생성된 MPPT 전력 기준 신호가 외부 전압 루프(321)에 추가된다. 일 실시형태에서, MPPT 전력 기준 신호(268)는 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이 PV 전력 피드백 신호(266)에 따라서 MPPT 기준 유닛(264)에 의해 생성된다. MPPT 전력 기준 신호(268)는 외부 루프(321)에서의 제 3 합산 엘리먼트(330)에게로 공급된다. MPPT 전력 기준 신호(268)는 PV 전력 커맨드 신호(326)와 결합되어, 결합된 PV 전력 커맨드 신호(344)를 생성한다. 도 6과 관련하여 전술된 내용과 마찬가지로, 결합된 PV 전력 전압(344)이 이후에 PV 측 제어 신호들(166)의 적분에 이용된다. 피드포워드 제어(도 1)에 의해, MPPT 제어는 태양광 전력 소스(12, 도 1)의 최적의 동작점을 찾기 위해 더 신속하게 응답할 수 있다. 또한, 피드포워드 제어로, PV 측 제어기(162) 및 라인 측 제어기(164)에 추가 조정이 제공되어, DC 버스(146)는 더 적은 응력을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기(162)의 상세한 제어 도표를 예시한다. 도 8의 실시형태에서, 도 7과 관련하여 설명되었던 MPPT 전력 기준 신호(268) 대신에 MPPT 전류 기준 신호(267)가 피드포워드 제어에 이용된다. 보다 구체적으로, MPPT 전류 기준 신호(267)는 PV 전력 피드백 신호(266)에 따라서 MPPT 회로(26)의 MPPT 기준 및 맵핑 유닛(265)으로부터 생성된다. 다른 차이점은 도 8에 도시된 DC 전압 제어기(324)가 PV 전력 커맨드 신호 대신 PV 전류 커맨드 신호(332)를 생성하도록 구성된다는 것이다. PV 전류 커맨드 신호(332)는 MPPT 전류 기준 신호(267)와의 결합을 위해 합산 엘리먼트(354)에게로 공급되고, 결합된 PV 전류 커맨드 신호(356)가 생성된다. 결합된 PV 전류 커맨드 신호(356)는 PV 측 변환기(142)에 대한 PV 측 제어 신호들(166)의 생성을 위해 PV 전류 조절기(358)에 의해 조절된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 도 1에 도시된 PV 측 제어기(162)의 상세한 제어 도표를 예시한다. 도 9에 도시된 DC 전압 제어기(324)는 PV 전류 또는 전력 커맨드 신호 대신에 PV 전압 커맨드 신호(362)를 생성하도록 구성된다. 상응하여, MPPT 회로(26)는 PV 전압 커맨드 신호(362)와의 결합을 위해 합산 엘리먼트(364)에게로 MPPT 전압 기준 신호(269)를 공급하는 MPPT 기준 및 맵핑 유닛(265)을 사용한다. 결합된 PV 전압 커맨드 신호(366)는 PV 측 변환기(142)에 대한 PV 측 제어 신호들(166)의 생성을 위해 PV 전압 조절기(336)에 의해 조절된다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따른, 최대 전력이 추출될 수 있는 태양광 전력 소스의 최적의 동작점을 추적하는 방법의 플로우차트를 예시한다. 방법(3000)은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 소프트웨어 명령들로 프로그래밍될 수도 있으며, 이 컴퓨터 판독가능 매체는 프로세서에 의해 실행될 때 방법(3000)의 다양한 단계들을 수행한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성의 탈착가능 및 탈착불능 매체를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다용도 디스크들(DVD) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트들, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 희망 정보를 저장하는 데 사용될 수 있고 명령 실행 시스템에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 비일시적 매체를 포함하지만, 이들로 국한되지 않는다.
일 구현예에서, 방법(3000)은 블록(3002)에서 시작될 수도 있다. 블록(3002)에서, 태양광 전력 소스(12, 도 1 참조)의 피드백 PV 전압 신호(114) 및 피드백 PV 전류 신호(112)가 획득된다. 일 구현예에서, 피드백 PV 전압 신호(114) 및 피드백 PV 전류 신호(112)는 DC 신호들이며, 각각 전류 센서(28) 및 전압 센서(32)(도 1 참조)에 의해 획득된다.
블록(3004)에서, 태양광 전력 소스(12)의 피드백 PV 전력이 계산된다. 일 구현예에서, 태양광 전력 소스(12)의 피드백 PV 전력은 블록(3002)에서 획득된 피드백 PV 전압 신호(114)와 피드백 PV 전류 신호(112)를 승산하여 계산된다.
블록(3006)에서, 계산된 피드백 PV 전력과 기준 PV 전력 사이의 차이가 계산된다. 일 구현예에서, 기준 PV 전력은 MPPT 회로(26)와 관련하여 메모리 엘리먼트에 저장될 수도 있으며, 태양광 전력 소스(12)로부터 추출될 것으로 예상되는 PV 전력을 나타낸다. 일 구현예에서, 계산된 피드백 PV 전력과 기준 PV 전력 사이의 절대 차이 값이 블록(3006)에서 계산된다.
블록(3008)에서, 블록(3006)에서 계산된 전력 차이가 미리 결정된 기준을 충족시키는지에 대한 판정이 이루어진다. 일 구현예에서, 그것이 임계 값보다 작은 경우, 계산된 전력 차이가 판정된다. 계산된 전력 차이가 임계 값보다 작은 경우, 현재 획득된 PV 피드백 전력은 이전 기준 전력을 뒤따르고, 전력 기준 신호는 증가해야 한다는 것을 나타낸다. 이 긍정적 판정에 이어서, 절차는 블록(3012)으로 진행된다. 계산된 전력 차이가 임계 값보다 큰 경우, 그것은 현재 획득된 PV 피드백 전력이 이전 기준 전력을 뒤따르지 않는다는 것을 나타낸다. 그러면, 이 부정적 판정에 이어서, 절차는 블록(3014)으로 진행한다.
블록(3012)에서, 기준 전력 신호는 미리 결정된 전력 단차 값을 증가시킴으로써 업데이트된다. 일 실시형태에서, 미리 결정된 전력 단차 값은 고정된다. 다른 실시형태들에서, 미리 결정된 전력 단차 값은 변할 수도 있다. 도 11을 참조하면, PV 전압 함수로서의 PV 전력 곡선(410)이 예시되어 있다. 곡선(410)은 태양광 전력 소스(12)로부터 최대 전력이 추출될 수 있는 A5에 최적의 동작점을 갖는다. 제 1 경우에 있어서, 태양광 전력 소스(10)는 곡선(410)의 우측에 있는 제 1 동작점 A1로부터 시작될 수도 있다. 제 1 동작점 A1에서, 태양광 전력 소스(12)는 P1의 실제 PV 전력을 갖는다. 제 1 동작점 A1이 최적의 동작점 A5로부터 멀리 떨어져 위치되기 때문에, 검색 시간을 감소시키기 위해, 상대적으로 더 큰 값을 갖는 제 1 전력 단차 P1이 전력 섭동을 만드는 데 이용될 수 있다. 즉, 기준 전력 신호는 P1의 실제 PV를 제 1 전력 단차와 합산함으로써 업데이트된다. 화살표(412)로 표시된 바와 같이, 동작점은 제 1 전력 단차를 갖는 전력 섭동 이후에 A1로부터 A2로 이동할 수 있다. 제 2 경우에 있어서, 태양광 전력 소스(12)는 그래프(410)의 좌측에 있는 제 3 동작점 A3에서 시작될 수도 있다. 제 3 동작점 A3에서, 태양광 전력 소스(12)는 P3의 실제 PV 전력을 갖는다. 제 3 동작점 A3이 최적의 동작점 A5에 가깝게 위치되기 때문에, 최적의 동작점 A5 주위에서의 발진 문제를 피하기 위해, 상대적으로 작은 값을 갖는 제 2 전력 단차 P2가 P2의 실제 PV 전력과의 합산에 이용되어 새로운 기준 전력 신호를 얻게 한다. 화살표(414)로 표시된 바와 같이, 동작점은 제 2 전력 단차를 갖는 전력 섭동 이후에 A3으로부터 A4로 이동할 수 있다.
블록(3014)에서, 기준 전력 신호는 미리 결정된 전력 단차 값을 감소시킴으로써 업데이트된다. 블록(3012)에서 전술된 바와 유사하게, 미리 결정된 전력 단차 값은 검색 시간 및 정확도 요건들과 같은 실제 요건들에 따라서 고정될 수 있고 또는 가변적일 수 있다. 보다 구체적으로, 기준 전력 신호는 미리 결정된 전력 단차 값을 현재 획득된 피드백 PV 전력으로부터 감산하여 생성된다.
블록(3016)에서, 업데이트된 기준 전력 신호는 추후의 전력 차이 계산들을 위해 블록(3006)으로 송신된다.
본 발명이 예시적인 실시형태들을 참조하여 설명되고 있지만, 당업자에게는, 본 발명의 범주로부터 벗어나는 일 없이, 다양한 변경들이 이루어질 수도 있고 그들의 엘리먼트들을 등가물들이 대체할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주로부터 벗어나는 일 없이, 본 발명의 교시사향들에 대한 특정 상황 또는 물질을 적응하도록 하는 많은 변경들이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위해 고려되는 최상의 모드로서 개시된 특정 실시형태로 국한되는 것이 아니라 본 발명이 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시형태들을 포함할 것이라는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 전력 변환 시스템으로서,
    전력 소스로부터 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호를 수신하고, 상기 피드백 전류 신호 및 상기 피드백 전압 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 최대 전력점 추적(maximum power point tracking: MPPT) 기준 신호를 생성하는 MPPT 유닛과,
    상기 전력 소스로부터 DC 전력을 수신하는 DC 버스와,
    상기 DC 버스 상의 상기 DC 전력을 교류(alternating current: AC) 전력으로 변환하는 전력 변환기- 상기 전력 변환기는 상기 전력 소스로부터 AC 또는 DC 전력을 수신하고 상기 AC 또는 DC 전력을 변환하여 상기 DC 버스에 상기 DC 전력을 제공하기 위한 소스 측 변환기를 포함함 -와,
    변환기 제어기를 포함하되,
    상기 변환기 제어기는,
    상기 전력 변환기의 출력에서 측정된 출력 전력 피드백 신호 및 상기 MPPT 유닛으로부터의 상기 MPPT 기준 신호를 수신하고,
    상기 MPPT 기준 신호 및 상기 출력 전력 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 AC 전력 조절 및 최대 전력 추출을 위한 제어 신호를 생성하고,
    상기 제어 신호를 상기 전력 변환기로 전송하고,
    상기 변환기 제어기는
    상기 DC 버스 상에서 측정되는 DC 버스 전압 피드백 신호 및 상기 DC 버스 상에서 달성되는 원하는 DC 전압을 나타내는 DC 버스 전압 커맨드 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 소스 측 변환기에 대한 제어 신호를 생성하도록 구성된 소스 측 제어기를 포함하고,
    상기 소스 측 제어기는
    상기 DC 버스 전압 피드백 신호와 상기 DC 버스 전압 커맨드 신호 사이의 차이에 기초하여 전력 커맨드 신호를 생성하기 위한 DC 전압 제어기와,
    상기 전력 커맨드 신호에 따라 전류 커맨드 신호를 맵핑하기 위한 맵핑 유닛과,
    상기 전류 커맨드 신호와 상기 피드백 전류 신호 사이의 차이에 기초하여 상기 소스 측 변환기에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 전류 조절기를 포함하는
    전력 변환 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환기는 상기 DC 버스 상의 상기 DC 전력을 상기 AC 전력으로 변환하는 라인 측 변환기를 포함하고,
    상기 변환기 제어기는, 상기 MPPT 기준 신호 및 상기 출력 전력 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 내부 주파수 커맨드 신호를 생성하고, 상기 내부 주파수 커맨드 신호를 적분함으로써 위상각 커맨드 신호를 생성하고, 상기 위상각 커맨드 신호를 이용하여 상기 제어 신호의 적어도 일부를 생성하는 라인 측 제어기를 포함하며,
    상기 제어 신호의 상기 적어도 일부는 상기 라인 측 변환기(144)의 제어를 위한 것인
    전력 변환 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 MPPT 유닛은,
    상기 피드백 전류 신호 및 상기 피드백 전압 신호를 수신하고, 상기 피드백 전류 신호와 상기 피드백 전압 신호를 승산하여 성기 전력 소스의 소스 전력 피드백 신호를 계산하는 전력 계산 유닛과,
    상기 소스 전력 피드백 신호를 수신하며, 상기 소스 전력 피드백 신호를 이전에 참조된 전력 신호와 비교함으로써 MPPT 전력 기준 신호를 생성하는 MPPT 기준 유닛을 포함하며,
    상기 소스 측 제어기는 상기 MPPT 전력 기준 신호를 상기 전류 커맨드 신호를 맵핑하기 위한 상기 전력 커맨드 신호와 결합하는 합산 엘리먼트를 더 포함하는
    전력 변환 시스템.
  9. 전력 변환 시스템으로서,
    전력 소스로부터 피드백 전류 신호 및 피드백 전압 신호를 수신하고, 상기 피드백 전류 신호 및 상기 피드백 전압 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 최대 전력점 추적(maximum power point tracking: MPPT) 기준 신호를 생성하는 MPPT 유닛- 상기 MPPT 유닛은
    상기 피드백 전류 신호 및 상기 피드백 전압 신호를 수신하며, 상기 피드백 전류 신호와 상기 피드백 전압 신호를 승산하여 상기 전력 소스의 소스 전력 피드백 신호를 계산하는 전력 계산 유닛과,
    상기 소스 전력 피드백 신호를 수신하고, 상기 소스 전력 피드백 신호에 따라서 MPPT 전류 기준 신호를 생성하는 MPPT 기준 및 맵핑 유닛을 포함함 -과,
    상기 전력 소스로부터 DC 전력을 수신하는 DC 버스와,
    상기 DC 버스 상의 상기 DC 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 변환기- 상기 전력 변환기는 상기 전력 소스로부터 AC 또는 DC 전력을 수신하고 상기 AC 또는 DC 전력을 변환하여 상기 DC 버스에 상기 DC 전력을 제공하기 위한 소스 측 변환기를 포함함 -와,
    변환기 제어기를 포함하되,
    상기 변환기 제어기는,
    상기 전력 변환기의 출력에서 측정된 출력 전력 피드백 신호 및 상기 MPPT 유닛으로부터의 상기 MPPT 기준 신호를 수신하고,
    상기 MPPT 기준 신호 및 상기 출력 전력 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 AC 전력 조절 및 최대 전력 추출을 위한 제어 신호를 생성하고,
    상기 제어 신호를 상기 전력 변환기로 전송하고,
    상기 변환기 제어기는
    상기 DC 버스 상에서 측정되는 DC 버스 전압 피드백 신호 및 상기 DC 버스 상에서 달성되는 원하는 DC 전압을 나타내는 DC 버스 전압 커맨드 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 소스 측 변환기에 대한 제어 신호를 생성하도록 구성된 소스 측 제어기를 포함하고,
    상기 소스 측 제어기는
    상기 DC 버스 전압 피드백 신호와 상기 DC 버스 전압 커맨드 신호 사이의 차이에 기초하여 전력 커맨드 신호를 생성하기 위한 DC 전압 제어기와,
    상기 전력 커맨드 신호에 따라 전류 커맨드 신호를 맵핑하기 위한 맵핑 유닛과,
    상기 전류 커맨드 신호와 상기 피드백 전류 신호 사이의 차이에 기초하여 상기 소스 측 변환기에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 전류 조절기를 포함하고,
    상기 소스 측 제어기는, 상기 MPPT 전류 기준 신호를 상기 전류 커맨드 신호와 결합하고, 상기 차이를 상기 전류 조절기로 제공하기 전에 상기 피드백 전류 신호를 감산하는 합산 엘리먼트를 더 포함하는
    전력 변환 시스템.
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