KR102285990B1 - Multi-directional balancing DC converter control system for solar cell generation power optimization - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-directional balancing DC converter control system for solar cell power generation optimization and, more specifically, to a multi-directional balancing DC converter control system for solar cell power generation optimization which performs individual maximum power point tracking for each solar cell string and maintaining the same input voltage inputted to an inverter regardless of a difference in a power generation amount and a power generation voltage per a solar cell string so as to maximize conversion efficiency of an inverter. According to the present invention, the multi-directional balancing DC converter control system for solar cell power generation optimization compensates for a low output in a string or an array made of a plurality of solar cell modules, thereby realizing maximum efficiency in operation and management sides of a solar power generating system.

Description

태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템{Multi-directional balancing DC converter control system for solar cell generation power optimization}Multi-directional balancing DC converter control system for solar cell generation power optimization

본 발명은 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 스트링별 개별적인 최대 전력점 추종을 수행하고, 태양전지 스트링별 발전 전력량, 발전 전압의 균등화를 위해 인버터로 입력되는 입력전압을 동일하게 유지하도록 함으로써 인버터의 변환 효율을 최대로 유지하고, 태양전지별로 발전 전력을 최적화할 수 있는 DC 컨버터 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation, and more particularly, it performs individual maximum power point tracking for each solar cell string, and equalizes the generated power amount and generated voltage for each solar cell string. To maintain the same input voltage input to the inverter to maintain the conversion efficiency of the inverter to the maximum, and to a DC converter control system capable of optimizing the power generated by each solar cell.

태양광 발전에 있어서 현재 사용되고 있는 태양전지(Solar cell)의 출력은 매우 작기 때문에 필요한 출력을 효율적으로 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 직렬로 연결한 태양전지모듈(PV module : Photovoltaic module)을 사용한다. Since the output of a solar cell currently used in photovoltaic power generation is very small, a photovoltaic module (PV module) in which several solar cells are connected in series is used to efficiently obtain the required output.

이와 같은 태양전지모듈 하나는 가로등, 소형 전자장치의 동작 전원용으로 사용이 가능하지만, 일반 상용전력 계통에 발전 전력을 송전하기에는 생산되는 전압의 크기가 작고, 전력량이 작아 무리가 따른다.One such solar cell module can be used as an operating power source for street lamps and small electronic devices, but the generated voltage is small and the amount of power is too small to transmit generated power to a general commercial power system.

이 때문에 전력 계통에 연결하여 발전 전력을 송전하고자 하는 경우 몇 개의 태양전지모듈을 한 그룹으로 연결하거나, 또는 이러한 그룹을 여러 개 병렬로 연결하여 태양전지 어레이(PV array)를 구성하고, 이를 통해 변전 및 송전에 필요한 전압 및 전력을 생산하도록 하고 있다. For this reason, if you want to transmit generated power by connecting to the power system, connect several solar cell modules as a group, or connect several of these groups in parallel to form a PV array, and through this and to produce the voltage and power required for transmission.

특히, 직류로 발전되는 전력의 교류 변환을 용이하게 하고, 인버터 등의 전력 설비 규격화, 간소화를 위해 하나의 그룹을 형성하는 태양전지모듈을 직렬로 연결한 스트링을 구성하여 이용하는 것이 보편적이다.In particular, it is common to configure and use a string in which solar cell modules forming a group are connected in series to facilitate AC conversion of power generated into DC and to standardize and simplify power facilities such as inverters.

종래의 태양광 발전 장치는 복수의 태양광 모듈을 직렬로 연결하여 하나의 태양전지 스트링을 구성하고, 이러한 태양전지 스트링을 여러 개 병렬로 연결하여 하나의 태양전지 어레이를 구성한다. 그리고, 태양전지 어레이로부터의 출력은 인버터에 의해 교류 전력으로 변환되어 전력계통에 공급된다. In a conventional photovoltaic device, a plurality of photovoltaic modules are connected in series to form one solar cell string, and several solar cell strings are connected in parallel to form one solar cell array. Then, the output from the solar cell array is converted into AC power by the inverter and supplied to the power system.

이러한, 태양광 발전 장치는 태양전지의 출력이 환경 요소에 크게 영향을 받아, 환경 요소의 변화에 따라 출력값이 크게 변동되어 일정한 출력을 얻기 곤란하다. 태양전지의 경우 환경요소 중 일사량에 가장 큰 영향을 받으며, 구름과 같은 장애물에 의한 일시적인 일사량 감소도 출력을 저하시키는 중요한 이유로 작용한다. 또한, 주변의 온도가 전체적으로 낮아 태양전지모듈의 온도가 저하되는 경우에도 태양전지의 출력이 저하되는 요인으로 작용한다. In such a photovoltaic device, it is difficult to obtain a constant output because the output of the solar cell is greatly affected by the environmental factor, and the output value is greatly changed according to the change of the environmental factor. Solar cells are most affected by insolation among environmental factors, and temporary reduction in insolation due to obstacles such as clouds also acts as an important reason for lowering output. In addition, even when the temperature of the solar cell module is lowered due to the overall low ambient temperature, the output of the solar cell is reduced.

이러한 태양전지의 출력저하, 출력의 변동은 이를 변환하여 교류전력화 하는 인버터의 효율 저하로 이어지고, 결과적으로 전력계통으로의 전력 송전 시점에서는 발전효율이 크게 낮아지게 된다.Such a decrease in the output of the solar cell and the fluctuation of the output leads to a decrease in the efficiency of the inverter that converts it to AC power, and as a result, the power generation efficiency is greatly reduced at the time of power transmission to the power system.

이와 같은 태양전지의 출력을 최대한 안정적으로 유지하기 위해서 최대 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking : MPPT) 제어에 의한 발전을 수행하며, 이에 대한 다양한 방식의 제어방법이 개발되어 이용되고 있다.In order to keep the output of the solar cell as stable as possible, power generation is performed by controlling the Maximum Power Point Tracking (MPPT), and various control methods have been developed and used for this.

종래의 최대 전력점 추종은 인버터의 입력단과 출력단의 용량을 비교하고, 비교값에 의해 변환율을 조정함으로써 전력량을 조절하여 최대전력 추종을 수행하는 것을 기본으로 하며, 이러한 변환율의 조정을 위해 다양한 알고리즘을 적용하고 있다.The conventional maximum power point tracking is based on comparing the capacities of the input and output terminals of the inverter and adjusting the amount of power by adjusting the conversion rate according to the comparison value to perform the maximum power tracking, and various algorithms are used to adjust the conversion rate. is being applied

하지만, 종래의 최대전력 추종을 위한 제어 알고리즘은 단순 제어의 경우, 제어시스템의 간소화와 제어가 용이한 장점은 있지만, 제어하기 위한 소요시간으로 인한 출력 변동이 큰 경우 빠른 대응이 어려우며, 환경요소에 대응한 제어는 곤란한 단점이 있다.However, in the case of simple control, the conventional control algorithm for tracking maximum power has the advantage of simplification and easy control of the control system, but it is difficult to respond quickly when the output fluctuation due to the time required for control is large, and Corresponding control has the disadvantage of being difficult.

또한, 퍼지 제어와 같은 복잡한 제어 알고리즘의 경우, 발전 효율의 향상이 가능한 장점은 있지만, 제어회로의 고성능화, 알로리즘의 복잡도 증가로 인하여 최대 전력 추종 실패율이 증가하는 문제점이 있다.In addition, in the case of a complex control algorithm such as fuzzy control, there is an advantage that power generation efficiency can be improved, but there is a problem in that the maximum power tracking failure rate increases due to the high performance of the control circuit and increase in the complexity of the algorithm.

대한민국 등록특허 10-1799338Republic of Korea Patent Registration 10-1799338 대한민국 등록특허 10-1382946Republic of Korea Patent 10-1382946 대한민국 공개특허 10-2020-0025470Republic of Korea Patent Publication 10-2020-0025470

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 복수의 태양전지모듈로 구성된 스트링 또는 어레이에서 낮은 출력에 대해 그 출력값을 보상하여줄 수 있도록 제어함으로써 태양광 발전시스템의 운용 및 관리 측면에서 최대효율을 구현할 수 있는 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problem as described above, in terms of operation and management of a solar power generation system by controlling to compensate the output value for a low output in a string or an array composed of a plurality of solar cell modules. An object of the present invention is to provide a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation that can realize maximum efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템은 복수의 태양전지모듈을 구비하는 태양전지 어레이 또는 태양전지 스트링에 접속되어 상기 태양전지모듈 각각의 전압을 측정하는 복수의 전압센서와; 일 단이 상기 태양전지모듈에 개별 접속되고, 타 단은 상호 병렬 접속되며, 일 측 태양전지모듈의 전력을 변환하여 타 측 태양전지모듈에 공급하거나, 타 측 태양전지모듈에서 공급되는 전력을 변환하여 일 측의 태양전지모듈에 공급하는 복수의 양방향전력변환부와; 상기 양방향전력변환부들의 동작을 제어하는 스위칭제어부와; 상기 전압센서들에서 측정된 전압값들을 수신하고, 수신된 전압값들 중에서 최대 전압값과 최소 전압값을 각각 추출하며, 추출된 최대 전압값과 최소 전압값의 전압편차값을 산출하고, 산출된 전압편차값이 설정된 기준편차값을 초과하면 기준편차값 이하가 될때까지 최대 전압값이 검출된 태양전지모듈 측에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈 측으로 전력을 공급하도록 상기 스위칭제어부의 동작을 제어하는 메인제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.The multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention for achieving the above object is connected to a solar cell array or a solar cell string having a plurality of solar cell modules, each of the solar cell modules a plurality of voltage sensors for measuring the voltage of One end is individually connected to the solar cell module, and the other end is connected in parallel to each other, converting the power of one solar cell module and supplying it to the other solar cell module, or converting the power supplied from the other solar cell module and a plurality of bidirectional power conversion units for supplying to one side of the solar cell module; a switching control unit for controlling the operation of the bidirectional power conversion units; The voltage values measured by the voltage sensors are received, the maximum voltage value and the minimum voltage value are respectively extracted from the received voltage values, the voltage deviation value of the extracted maximum voltage value and the minimum voltage value is calculated, and the calculated When the voltage deviation value exceeds the set reference deviation value, the switching controller controls the operation of the switching controller to supply power from the solar cell module in which the maximum voltage value is detected to the solar cell module in which the minimum voltage value is detected until it becomes less than or equal to the reference deviation value. It characterized in that it comprises a; main control unit.

상기 메인제어부는 산출된 전압편차값이 설정된 최대허용편차값을 초과할 시 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈을 제외한 나머지 태양전지모듈들에 접속된 적어도 하나 이상의 양방향전력변환부에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈에 접속된 양방향전력변환부로 전력을 공급할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.When the calculated voltage deviation value exceeds the set maximum allowable deviation value, the main control unit has a minimum voltage value in at least one bidirectional power conversion unit connected to the remaining solar cell modules except for the solar cell module in which the minimum voltage value is detected. It is characterized in that it controls so as to supply power to the bidirectional power conversion unit connected to the detected solar cell module.

상기 메인제어부는 상기 양방향전력변환부들을 통해 태양전지모듈 사이에 전력을 공급하는 도중에 상기 양방향전력변환부의 동작을 설정된 주기마다 설정된 시간동안 중단시키도록 상기 스위칭제어부를 제어하고, 상기 양방향전력변환부의 동작이 중단된 시점에서 상기 양방향전력변환부에 접속된 태양전지모듈의 전압값을 수신하여 상기 스위칭제어부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.The main control unit controls the switching control unit to stop the operation of the bi-directional power conversion unit for a set time at each set period while power is supplied between the solar cell modules through the bi-directional power conversion units, and the operation of the bi-directional power conversion unit It is characterized in that by receiving the voltage value of the solar cell module connected to the bidirectional power conversion unit at the stopped time point, the operation of the switching control unit is controlled.

본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템은 복수의 태양전지모듈로 구성된 스트링 또는 어레이에서 낮은 출력에 대해 그 출력값을 보상하여줄 수 있도록 제어함으로써 태양광 발전시스템의 운용 및 관리 측면에서 최대효율을 구현할 수 있다.The multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar power generation power according to the present invention controls to compensate the output value for low output in a string or array composed of a plurality of solar cell modules, thereby operating the solar power generation system. And it is possible to implement maximum efficiency in terms of management.

도 1은 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템의 동작을 나타낸 순서도.1 is a block diagram showing a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating the operation of a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation power according to the present invention;

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템은 복수의 태양전지모듈(100)을 구비하는 태양전지 어레이 또는 태양전지 스트링에 접속되어 태양전지모듈(100) 상호간 전압편차를 최대한 줄여 발전 전력을 증대시키기 위한 것으로서, 전압센서(10)와, 양방향전력변환부(20)와, 스위칭제어부(30)와, 메인제어부(40)를 구비한다.1 and 2 show a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention. 1 and 2, the multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention is connected to a solar cell array or a solar cell string including a plurality of solar cell modules 100, The battery module 100 is to reduce the voltage deviation between each other as much as possible to increase the generated power, and includes a voltage sensor 10 , a bidirectional power conversion unit 20 , a switching control unit 30 , and a main control unit 40 . .

전압센서(10)는 태양전지모듈(100)에 접속되어 태양전지모듈(100) 각각의 전압을 측정한다. 전압센서(10)는 태양전지모듈(100)과 대응되는 개수가 구비되며, 측정된 전압값은 실시간으로 메인제어부(40)에 전송된다.The voltage sensor 10 is connected to the solar cell module 100 to measure the voltage of each of the solar cell modules 100 . The voltage sensor 10 is provided with a number corresponding to the solar cell module 100 , and the measured voltage value is transmitted to the main controller 40 in real time.

양방향전력변환부(20)는 일 측 태양전지모듈(100)의 전력을 변환하여 타 측 태양전지모듈(100)에 공급하거나, 타 측 태양전지모듈(100)에서 공급되는 전력을 변환하여 일 측의 태양전지모듈(100)에 공급하는 것으로서, 각각의 태양전지모듈(100)에 개별 접속되고, 타 단은 상호 병렬 접속된다. 양방향전력변환부(20)는 후술하는 스위칭제어부(30)의 제어에 따라 전력 공급 방향이 전환된다. 양방향전력변환부(20)는 직류를 직류로 변환하는 양방향 DC/DC컨버터를 적용할 수 있다.The bidirectional power conversion unit 20 converts the power of the solar cell module 100 on one side and supplies it to the solar cell module 100 on the other side, or converts the power supplied from the solar cell module 100 on the other side and converts the power to the one side. As a supply to the solar cell module 100 of the, each solar cell module 100 is individually connected, the other end is connected in parallel with each other. The bidirectional power conversion unit 20 switches the power supply direction according to the control of the switching control unit 30 to be described later. The bidirectional power conversion unit 20 may apply a bidirectional DC/DC converter that converts direct current into direct current.

스위칭제어부(30)는 양방향전력변환부(20)들의 동작을 제어하는 것으로서, 후술하는 메인제어부(40)에서 출력되는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 양방향전력변환부(20)들의 동작을 개별적으로 제어한다. 스위칭제어부(30)는 제어신호에 따라 적어도 하나 이상의 양방향전력변환부(20)들의 동작을 각각 개별적으로 제어할 수 있다.The switching control unit 30 controls the operation of the bidirectional power conversion unit 20, and receives a control signal output from the main control unit 40 to be described later, and according to the received control signal, the bidirectional power conversion unit 20 of the Control the actions individually. The switching control unit 30 may individually control the operation of the at least one or more bidirectional power conversion units 20 according to the control signal.

메인제어부(40)는 전압센서(10)들에서 각각 측정된 전압값들을 수신하고, 수신된 전압값들 중에서 최대 전압값과 최소 전압값을 각각 추출한다. 그리고, 메인제어부(40)는 추출된 최대 전압값과 최소 전압값의 전압편차값을 산출하고, 산출된 전압편차값이 미리 설정된 기준편차값을 초과하면 최대 전압값이 검출된 태양전지모듈(100) 측에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100) 측으로 전력을 공급하도록 상기 스위칭제어부(30)의 동작을 제어한다. 이때 메인제어부(40)는 전압편차값이 기준편차값 이하가 될때까지 스위치칭제어부의 동작 및 양방향전력변환부(20)들의 동작을 제어한다.The main controller 40 receives the voltage values respectively measured by the voltage sensors 10 , and extracts a maximum voltage value and a minimum voltage value from the received voltage values, respectively. Then, the main controller 40 calculates the voltage deviation value of the extracted maximum voltage value and the minimum voltage value, and when the calculated voltage deviation value exceeds a preset reference deviation value, the maximum voltage value is detected in the solar cell module 100 ) side controls the operation of the switching control unit 30 to supply power to the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected. At this time, the main control unit 40 controls the operation of the switching control unit and the bidirectional power conversion unit 20 until the voltage deviation value becomes less than or equal to the reference deviation value.

특히, 메인제어부(40)는 산출된 전압편차값이 설정된 최대허용편차값을 초과할 시, 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)을 제외한 나머지 태양전지모듈(100)들에 접속된 적어도 하나 이상의 양방향전력변환부(20)에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)에 접속된 양방향전력변환부(20)로 전력을 공급할 수 있도록 제어한다.In particular, when the calculated voltage deviation value exceeds the set maximum allowable deviation value, the main control unit 40 is at least connected to the remaining solar cell modules 100 except for the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected. The at least one bidirectional power converter 20 controls to supply power to the bidirectional power converter 20 connected to the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected.

이때, 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100) 측으로 전력을 공급하는 양방향전력변환부(20)는 전압값이 가장 높은 태양전지모듈(100)에 접속된 양방향전력변환부(20)와 그 다음 전압값이 높은 태양전지모듈(100)에 접속된 양방향전력변환부(20) 순으로 메인제어부(40)에 의해 선택될 수 있다.At this time, the bidirectional power conversion unit 20 for supplying power to the solar cell module 100 from which the minimum voltage value is detected is the bidirectional power conversion unit 20 connected to the solar cell module 100 having the highest voltage value and its The next higher voltage value may be selected by the main control unit 40 in the order of the bidirectional power conversion unit 20 connected to the solar cell module 100 .

일 예로, 최대 전압값이 검출된 태양전지모듈(100) 측에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100) 측에 전력을 공급해도 기준편차값 이내에 이르지 못할 것으로 판단되는 경우, 최대 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)과 함게 2번째로 높은 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)의 전력을 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)에 공급하도록 제어할 수도 있으며, 순차적으로 높은 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)의 전력을 포함하여 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈(100)에 공급할 수도 있다.For example, when it is determined that the maximum voltage value is not reached within the reference deviation value even when power is supplied to the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected, the maximum voltage value is The power of the solar cell module 100 in which the second highest voltage value is detected together with the detected solar cell module 100 may be controlled to be supplied to the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected, and sequentially The power of the solar cell module 100 in which the high voltage value is detected may be supplied to the solar cell module 100 in which the minimum voltage value is detected.

또한, 메인제어부(40)는 상기 양방향전력변환부(20)들을 통해 태양전지모듈(100) 사이에 전력을 공급하는 도중에 상기 양방향전력변환부(20)의 동작을 설정된 주기마다 설정된 시간동안 중단시키도록 상기 스위칭제어부(30)를 제어한다. 일 예로, 제어부는 1분마다 1초동안 양방향전력변환부(20)의 동작을 간헐적으로 중단시킬 수 있다.In addition, the main control unit 40 stops the operation of the bidirectional power conversion unit 20 for a set time at each set period while power is supplied between the solar cell modules 100 through the bidirectional power conversion units 20 . to control the switching control unit (30). For example, the control unit may intermittently stop the operation of the bidirectional power conversion unit 20 for 1 second every minute.

그리고, 상기 양방향전력변환부(20)의 동작이 중단된 시점에서 상기 양방향전력변환부(20)에 접속된 태양전지모듈(100)의 전압값을 수신하고, 태양전지모듈(100)들의 전압값의 최대치와 최소치를 다시 비교하여 스위칭제어부(30)의 동작을 제어한다.And, when the operation of the bidirectional power conversion unit 20 is stopped, the voltage value of the solar cell module 100 connected to the bidirectional power conversion unit 20 is received, and the voltage value of the solar cell modules 100 is received. The operation of the switching control unit 30 is controlled by comparing the maximum value and the minimum value again.

이하에서는, 도 2를 참고하여 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템의 제어방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a control method of a multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention as described above with reference to FIG. 2 will be described.

먼저, 시스템의 가동이 시작되면 전압센서(10)에서 태양전지모듈(100) 각각의 전압이 측정되고, 측정된 전압값은 메인제어부(40)에 실시간 전송 및 모니터링된다.(S10) First, when the operation of the system is started, the voltage of each solar cell module 100 is measured by the voltage sensor 10, and the measured voltage value is transmitted and monitored in real time to the main controller 40 (S10).

그리고, 수신된 전압값들 중에서 최대치와 최소치가 추출되고, 최대치와 최소치 사이의 전압편차값이 기준편차값을 초과 여부가 판단된다.(S20)Then, the maximum value and the minimum value are extracted from among the received voltage values, and it is determined whether the voltage deviation value between the maximum value and the minimum value exceeds the reference deviation value (S20).

전압편차값이 기준편차값 이하인 경우에는 전압값에 대한 모니터링이 지속되고, 전압편차값이 기준편차값을 초과하면 메인제어부 및 스위칭제어부에 의해 양방향전력변환부가 작동한다.(S30) 최대치 전압값에 해당하는 태양전지모듈(100)에 접속된 양방향전력변환부(20)와 최소치 전압값에 해당하는 태양전지모듈(100)에 접속된 양방향전력변환부(20)가 각각 작동되며, 전압이 큰 측에서 작은 측으로 전력이 공급된다.(S40) If the voltage deviation value is less than the reference deviation value, monitoring of the voltage value is continued, and when the voltage deviation value exceeds the reference deviation value, the bidirectional power conversion unit operates by the main control unit and the switching control unit. (S30) At the maximum voltage value The bidirectional power conversion unit 20 connected to the corresponding solar cell module 100 and the bidirectional power conversion unit 20 connected to the solar cell module 100 corresponding to the minimum voltage value are each operated, and the Power is supplied to the small side from (S40).

전력이 공급되는 도중에는 설정된 기준 주기마다 설정된 시간동안 전력 공급이 중단(S50)되며, 이후 전력 공급이 중단되는 도중 최대 전압값과 최소 전압값에 대한 모니터링 과정, 최대 전압값과 최소 전압값의 전압편차값 산출 과정, 전압편차값의 기준편차값 초과 여부에 대한 판단 과정이 반복된다.(S60)While power is being supplied, the power supply is interrupted (S50) for a set time for each set reference period, and thereafter, while the power supply is stopped, the monitoring process for the maximum voltage value and the minimum voltage value, and the voltage deviation between the maximum voltage value and the minimum voltage value The value calculation process and the process of determining whether the voltage deviation value exceeds the reference deviation value are repeated. (S60)

상기와 같은 과정을 통해 상대적으로 낮은 전압을 출력하는 태양전지모듈(100)을 주변의 다른 태양전지모듈(100)과 비교적 균일한 전압을 갖도록 조정함으로써 태양광 발전시스템의 전체적인 발전 효율을 증대시킬 수 있다.Through the above process, the overall power generation efficiency of the photovoltaic system can be increased by adjusting the solar cell module 100 that outputs a relatively low voltage to have a relatively uniform voltage with other solar cell modules 100 in the vicinity. there is.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation according to the present invention described above has been described with reference to the accompanying drawings, but this is only an example, and those of ordinary skill in the art can It will be understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the scope of true technical protection of the present invention should be defined only by the technical spirit of the appended claims.

10 : 전압센서
20 : 양방향전력변환부
30 : 스위칭제어부
40 : 메인제어부
50 : 인버터10: voltage sensor
20: bidirectional power conversion unit
30: switching control unit
40: main control unit
50: inverter

Claims (3)

복수의 태양전지모듈을 구비하는 태양전지 어레이 또는 태양전지 스트링에 접속되어 상기 태양전지모듈 각각의 전압을 측정하도록 상기 태양전지모듈과 대응되는 개수가 구비된 복수의 전압센서와;
일 단이 상기 태양전지모듈에 개별 접속되고, 타 단은 상호 병렬 접속되며, 일 측 태양전지모듈의 전력을 변환하여 타 측 태양전지모듈에 공급하거나, 타 측 태양전지모듈에서 공급되는 전력을 변환하여 일 측의 태양전지모듈에 공급하는 복수의 양방향전력변환부와;
상기 양방향전력변환부들의 동작을 개별 제어하는 스위칭제어부와;
상기 전압센서들에서 측정된 전압값들을 수신하고, 수신된 전압값들 중에서 최대 전압값과 최소 전압값을 각각 추출하며, 추출된 최대 전압값과 최소 전압값의 전압편차값을 산출하고, 산출된 전압편차값이 설정된 기준편차값을 초과하면 기준편차값 이하가 될때까지 최대 전압값이 검출된 태양전지모듈 측에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈 측으로 전력을 공급하도록 상기 스위칭제어부의 동작을 제어하는 메인제어부;를 구비하며,
상기 메인제어부는 산출된 전압편차값이 설정된 최대허용편차값을 초과할 시 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈을 제외한 나머지 태양전지모듈들에 접속된 적어도 하나 이상의 양방향전력변환부에서 최소 전압값이 검출된 태양전지모듈에 접속된 양방향전력변환부로 전력을 공급할 수 있도록 제어하며,
최소 전압값이 검출된 태양전지모듈 측으로 전력을 공급하는 양방향전력변환부는 전압값이 가장 높은 태양전지모듈에 접속된 양방향전력변환부와 그 다음 전압값이 높은 태양전지모듈에 접속된 양방향전력변환부 순으로 메인제어부에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템.a plurality of voltage sensors connected to a solar cell array or a solar cell string having a plurality of solar cell modules and provided with a number corresponding to the solar cell module to measure the voltage of each of the solar cell modules;
One end is individually connected to the solar cell module, and the other end is connected in parallel to each other, converting the power of one solar cell module and supplying it to the other solar cell module, or converting the power supplied from the other solar cell module and a plurality of bidirectional power converters for supplying to one side of the solar cell module;
a switching control unit for individually controlling the operation of the bidirectional power conversion units;
The voltage values measured by the voltage sensors are received, the maximum voltage value and the minimum voltage value are respectively extracted from the received voltage values, the voltage deviation value of the extracted maximum voltage value and the minimum voltage value is calculated, and the calculated When the voltage deviation value exceeds the set reference deviation value, the switching controller controls the operation of the switching controller to supply power from the solar cell module in which the maximum voltage value is detected to the solar cell module in which the minimum voltage value is detected until it becomes less than or equal to the reference deviation value. and a main control unit that
When the calculated voltage deviation value exceeds the set maximum allowable deviation value, the main control unit has a minimum voltage value in at least one bidirectional power conversion unit connected to the remaining solar cell modules except for the solar cell module in which the minimum voltage value is detected. Controls to supply power to the bidirectional power conversion unit connected to the detected solar cell module,
The bidirectional power conversion unit for supplying power to the solar cell module in which the minimum voltage value is detected is the bidirectional power conversion unit connected to the solar cell module having the highest voltage value and the bidirectional power conversion unit connected to the solar cell module having the next highest voltage value Multi-directional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation, characterized in that selected by the main control unit in order. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 메인제어부는 상기 양방향전력변환부들을 통해 태양전지모듈 사이에 전력을 공급하는 도중에 상기 양방향전력변환부의 동작을 설정된 주기마다 설정된 시간동안 중단시키도록 상기 스위칭제어부를 제어하고, 상기 양방향전력변환부의 동작이 중단된 시점에서 상기 양방향전력변환부에 접속된 태양전지모듈의 전압값을 수신하여 상기 스위칭제어부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양전지 발전 전력 최적화를 위한 멀티 양방향 밸런싱 DC 컨버터 제어시스템.
According to claim 1,
The main control unit controls the switching control unit to stop the operation of the bi-directional power conversion unit for a set time at each set period while power is supplied between the solar cell modules through the bi-directional power conversion units, and the operation of the bi-directional power conversion unit A multi-bidirectional balancing DC converter control system for optimizing solar cell power generation, characterized in that by receiving the voltage value of the solar cell module connected to the bidirectional power conversion unit at the stopped time point and controlling the operation of the switching control unit.
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