KR102307857B1 - 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템에 관한 것으로, 태양광 발전 시스템을 모의하되, 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하는 측정장치; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받아 참조 전압 및 참조 전류를 생성하여, 상기 태양광 시뮬레이터의 상기 전원 공급부에 전달하고, 동작 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부 및 상기 측정장치 및 자신의 동작 샘플링 시간을 제어하는 동작알고리즘 구현부;를 포함한다. 이로 인해, 태양광 발전 시스템의 성능에 영향을 미치는 계통 연계 인버터의 특성을 정확히 검출할 수 있어, 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법{OPERATION CONTROL SYSTEM OF PV SIMULATOR AND METHOD OF IT}
본 발명은 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 태양광 시뮬레이터를 구성하는 장치별 제어주기를 적용하여 태양광 시뮬레이터를 운영하는 제어 시스템 및 그 알고리즘인 방법에 관한 것이다.
태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 발전 시스템의 성능을 향상시키기 위하여, 태양광 발전 시스템의 구성 중 태양광(PV;photovoltaic)에서 생성하는 전력을 변환하고 태양광 발전 시스템의 출력전력을 최대화하는 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출(MPPT; Maximum Power Point Tracking)하는 알고리즘 관련 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 온도나 일사량 등의 태양광 발전 시스템의 환경 요인의 변경을 재현하는 것이 어렵고, 실제 태양광 발전 시스템을 구현하는 데 많은 비용이 발생하므로, 태양광 인버터(PV INVERTER) 성능 실험을 위해 태양광 어레이를 실시간으로 실험 및 모의할 수 있는 PV PHIL(Power Hardward-In-the-Loop)시뮬레이터(이하, ‘태양광 시뮬레이터’라 함)가 사용된다. 이러한 PV PHIL 시뮬레이터는 실시간 디지털 시뮬레이터(RTDS; real-time digital simulator)로 구성되는데, 고가의 장비로 인해 사용에 제한이 있고 장치 및 프로그램을 구동하는데 전문가를 필요로 하고 있어, 폭넓게 사용되는 데 제약이 있다.
이에 따라, 실시간 디지털 시뮬레이터가 아닌(non-RTDS) 일반 DC 공급장치로 구성된 PV PHIL 시뮬레이터를 운영 제어하여, 태양광 발전 시스템의 안정성 및 성능 향상을 위한 MPPT를 포함한 제어 시스템을 검증할 수 있는 알고즘의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0099479(풍력발전 제어계통에 대한 센서리스 온라인 신경망 제어방법)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양광 시뮬레이터를 구성하는 주요 기능별 장치에 대한 최적의 운전 알고리즘을 적용하여 운전상태에 따른 부하 가중치를 부여하여, 장치마다 제어주기를 다르게 적용하여 운용함으로써, 성능을 향상시켜 고가의 태양광 시뮬레이터를 대체하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템은 태양광 발전 시스템을 모의하되, 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 측정하는 측정장치; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받아 기준 전압 및 기준 전류를 생성하여, 상기 태양광 시뮬레이터의 상기 전원 공급부에 전달하고, 동작 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부 및 상기 측정장치 및 자신의 동작 샘플링 시간을 제어하는 동작알고리즘 구현부;를 포함한다.
상기 동작알고리즘 구현부는, 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 대응되는 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록;과, 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록의 상태에 따라 상기 동작 제어 신호를 생성하여, 상기 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록에 상기 동작 제어 신호를 전달하는 다중 속도 신호 블록;을 포함하고, 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 상기 동작 제어 신호를 수신함에 따라 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부의 동작을 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 속도 신호 블록은 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)인 경우에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 PV 모델링부; 그리고, 상기 PV 모델링부 및 상기 동작알고리즘 구현부가 상기 전원 공급부 또는 상기 측정장치로부터 데이터를 전달받도록 하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 동작 알고리즘 구현부 블록은 상기 PV 모델링부에 대응되는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과, 상기 통신부에 대응되는 통신부 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 속도 신호 블록은 하기의 식 2로부터 샘플링 시간을 산출하고, 상기 샘플링 시간을 하기의 식 3에 적용하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
[식 2]
Figure 112018103463752-pat00001
[식 3]
Figure 112018103463752-pat00002
(식 2에서, 위의 S1은 전원 공급부 블록 동작 제어 신호, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록의 동작 제어 신호, S3는 측정장치 블록의 동작 제어 신호, S4는 통신부 블록의 동작 제어 신호, S5는 동작알고리즘 구현부 블록의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과 동작알고리즘 구현부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMU는 측정장치 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, 그리고 tCU는 통신부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간임. 식 3에서, tFunction Block은 전원 공급부 블록, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록, 측정장치 블록, 통신부 블록 및 동작알고리즘 구현부 블록인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간, ts는 기준(standard) 샘플링 시간이고,
Figure 112018103463752-pat00003
은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)임.)
상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은, 상기 태양광 발전 시스템의 태양전지의 변수와, 외부 환경정보 데이터를 입력받아 하기의 식 1을 이용하여 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 계산하는 제1 계산함수; 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받고 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 이용하여 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값을 계산하는 제2 계산함수; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 상기 제2 계산함수에서 계산된 상기 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 기준 전압 및 기준 전류를 계산하는 태양전지 어레이 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[식 1]
Figure 112018103463752-pat00004
(식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항임.)
상기 제2 계산함수는, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 큰 경우, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전압을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값으로 설정하며, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 작거나 같은 경우, 상기 개방 회로 전압값을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지 어레이 모델링부는, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 Vmod(k) 및 Imod(k)를 생성하는 제1 태양전지 어레이 모델링부;를 더 포함하고, 상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은 상기 제2 계산함수의 출력값과 상기 제1 태양전지 어레이 모델링부의 출력값 중 최소값 및 최대값을 추출하고 속도 제한 및 포화를 적용시켜 상기 기준 전압과 상기 기준 전류를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법은 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하는 측정장치와, 다중 속도 신호 블록을 구비하는 동작알고리즘 구현부를 포함하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 다중 속도 신호 블록이 상기 전원 공급부, 상기 측정장치와 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 블록을 제어하는 동작 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 블록들이 상기 동작 제어 신호에 따라 동작 제어되는 단계; 상기 동작알고리즘 구현부에 대응되는 블록이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 기준전압, 기준전류를 생성하여 전원 공급부에 대응되는 블록으로 전달하는 단계; 그리고, 상기 전원 공급부에 대응되는 블록이 상기 기준전압, 상기 기준전류를 이용하여 상기 전원 공급부를 구동제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템은 태양광 시뮬레이터를 구성하는 전원 공급부, 계산부, 측정장치 및 통신부의 제어주기를 다중 속도로 적용하여 태양광 시뮬레이터에서 MPPT 알고리즘을 수행할 수 있어, 태양광 발전 시스템의 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 계통연계 태양광 인버터에 연결한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 제어 동작을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 기준 전압 및 기준 전류를 생성 과정을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 태양광 인버터의 최대 전력 포인트 검출 실험결과를 종래기술과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 계통연계 태양광 인버터에 연결한 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 제어를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 기준 전압 및 기준 전류를 생성 과정을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 태양광 인버터의 최대 전력 포인트 검출 실험결과를 종래기술과 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참고로 하는 본 실시예에서, 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)은 전원 공급부(110), 측정장치(120) 및 계산부(130)를 포함하고, 계산부(130)는 전원 공급부(110) 및 측정장치(120)와 데이터를 송수신하되 시각화부(131), 전처리부(132), 제1 통신부(133), PV 모델링부(134), 동작알고리즘 구현부(135) 및 제2 통신부(136)를 포함하며 외부 단말(200)과 데이터를 송수신한다.
이때, 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)은 태양광 발전 시스템을 모의하는 태양광 시뮬레이터이자 이를 제어하는 알고리즘을 구비하는 시스템으로서, 실시간 디지털 시뮬레이터(RTDS)가 아닌 non-RTDS로 구현된다.
태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)의 각 구성을 자세히 설명하면, 전원 공급부(110)는 프로그램 동작 가능한 DC 전원을 공급하는 장치로서, 외부 입력신호에 따라 DC 전원을 생성하여 계산부(130)의 PV 모델링부(134)로 공급한다. 한 예에서, 전원 공급부(110)는 계산부(130)로부터 명령을 전달받고 이에 따라 DC 전원을 생성한다.
전원 공급부(110)는 DC 전원을 증폭시키기 위한 증폭기를 더 포함하여 구현될 수 있다.
측정장치(120)는 전원 공급부(110)에서 출력하는 DC 전원의 출력 전류 및 출력 전압, 즉, 계통연계 태양광 인버터의 입력측 전압 및 전류를 측정하고, 이를 계산부(130)로 전달한다.
계산부(130)의 시각화부(131)는 측정장치(120)에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 그래프로 출력하도록 시각화(visualization) 처리를 수행하고, 처리결과를 외부 단말(200)로 전달할 수 있다.
또는, 시각화부(131)는 측정장치(120)에서 측정한 값을 PV 모델링부(134)에서 처리한 이후의 결과를 PV 모델링부(134)로부터 전달받고, 이를 그래프로 생성하여 외부 단말(200)로 전달할 수 있다.
한 예에서, 외부 단말(200)은 시각화부(131)의 처리결과를 전달받아 출력하는 디스플레이장치인 모니터(131a)로 구현될 수 있으며, 시각화부(131)로부터 전달받은 소프트웨어(S/W) 처리결과를 실시간 출력하되, 그래프로 출력할 수 있다.
이때, 외부 단말(200)은 시각화부(131)로부터 전달받은 처리결과를 그래프로 출력하거나, 측정장치(120)에서 측정한 출력 전류 및 출력 전압을 데이터 자체로 출력하되, 그래프 또는 이들 데이터 출력을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI; graphic user interface)를 구비하여 데이터들을 출력하는 구조로 구현될 수 있다.
다른 한 예에서, 외부 단말(200)은 디스플레이장치 외에 마우스 또는 키보드와 같은 입력장치를 더 포함할 수 있고, 외부 단말(200)은 입력신호를 계산부(130)로 전달하거나, 입력신호를 계산부(130)를 통해 전원 공급부(110)로 전달할 수 있다.
다시, 계산부(130)의 구성들을 설명하면, 전처리부(132)는 측정장치(120)로에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 시각화부(131)에서 그래프 생성에 사용 가능한 값으로 전처리한다.
이때, 시각화부(131)와 전처리부(132)는 하나의 처리장치로 구성될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.
제1 통신부(133)는 제2 통신부(136)와 데이터를 송수신하는 부분으로서, TCP/IP 통신을 통해 제2 통신부(136)로부터 PV 모델링부(134)의 처리 데이터를 전달받아 시각화부(131)로 전달하거나, 시각화부(131)로부터 처리결과를 전달받아 이를 제2 통신부(136)로 전달한다. 또는, 제1 통신부(133)는 측정장치(120)의 측정값을 제2 통신부(136)를 통해 전달받아 이를 시각화부(131)로 전달한다.
제1 통신부(133)와 제2 통신부(136)가 TCP/IP 통신을 통해 데이터를 송수신함에 있어서, 제1 통신부(133)가 서버이고, 제2 통신부(136)가 클라이언트로 구성된다.
제2 통신부(136)는 제1 통신부(133)로부터 전달받은 시각화부(131)의 처리결과를 외부 단말(200)로 전달하되, TCP/IP 통신을 통해 외부 단말(200)과 통신을 수행할 수 있다. 이때, 외부 단말(200)로 TCP/IP 통신을 수행하는 제2 통신부(136)는 클라이언트이고, 외부 단말(200)은 제2 통신부(136)와 서버로서 TCP/IP 통신을 수행하기 위한 통신부를 더 포함하여 구성되어야 할 것이다.
그리고, 제2 통신부(136)는 키보드 또는 마우스와 같은 입력장치인 외부 단말(200)과 TCP/IP 통신을 수행하여 외부 단말(200)의 입력장치에서 발생된 입력신호를 전달받고, 이를 제1 통신부(133)를 통해 전처리부(132)로 전달한다.
또는, 제2 통신부(136)는 외부 단말(200)로부터 입력신호를 전달받아, 이를 전원 공급부(110)로 전달한다.
PV 모델링부(134)는 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 부분으로서, 전원 공급부(110)에서 생성된 DC 전원과 측정장치(120)에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 이용하여 태양광 발전 시스템의 출력을 모의한다.
이때, PV 모델링부(134)는 전원 공급부(110)에서 생성된 DC 전원 값을 USB 통신을 통해 전달받고, 측정장치(120)의 측정값을 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter)를 통해 전달받을 수 있다.
PV 모델링부(134)와 전원 공급부(110) 간에 USB 통신을 수행하는 일 예에서, PV 모델링부(134)는 제2 통신부(136)가 외부 단말(200)로부터 수신한 입력신호를 전원 공급부(110)에 명령으로서 전달할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(1000은 도 2에 도시한 것처럼, 분산 네트워크 시뮬레이터(500)와 추가적으로 연결될 수 있다.
동작알고리즘 구현부(135)는 본 발명의 태양광 시뮬레이터 제어 시스템(100)의 동작을 제어하는 알고리즘을 포함하는 처리장치, 즉, 프로세서로서, 도 3에 도시한 것처럼, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450), 그리고 다중 속도 신호 블록(400)을 포함하여 구성된다.
이때, 동작알고리즘 구현부(135)를 구성하는 블록(400, 410, 420, 430, 440, 450) 중 전원 공급부 블록(410)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 전원 공급부(110)에 대응되고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 PV 모델링부(134)에 대응되고, 측정장치 블록(430)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 측정장치(120)에 대응되고, 통신부 블록(440)은 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 제1 및 제2 통신부(133, 136)에 대응되고, 동작알고리즘 구현부 블록(450)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 동작알고리즘 구현부(135)에 대응된다. 이들 블록(410, 420, 430, 440, 450)은 각 장치(110, 134, 120, 133, 136, 135)와 통신적으로 연결되어 신호나 데이터 값을 전달받거나 전달하는 구조를 갖는다.
이러한 동작알고리즘 구현부(135)의 동작을 설명하면, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 초기 조건(401)과 환경 데이터(402), 그리고 측정 장치블록(430)으로부터 전달받은 값을 이용하여 기준 전압(Vcmd(k)) 및 기준 전류(Icmd(k))을 생성한후 이를 이용하여 각 블록들의 동작을 제어하는데, 동작알고리즘 구현부(135)의 주요 동작으로서, 다중 속도 신호 블록(400)이 각 블록(410, 420, 430, 440, 450)을 서로 다른 시점에서 운용하도록 제어한다.
일 실시예에서, 초기 조건(401)인 최초의 PV cell의 변수(PVparams)가 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달되고, 초기 조건(401)은 태양광 셀의 재료성분, 전기적인 특성값, 그리고 태양광 셀의 직렬 또는 병렬조합 구성방식을 포함할 수 있다.
환경 데이터(402)는 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)를 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달하는데, Ir(k) 및 Te(k)는 각각 일사량 및 온도이다.
측정장치 블록(430)은 전원 공급부(110)에서 출력하는 DC 전원에 대해 측정한 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k))를 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달한다.
측정장치 블록(430)은 통신부 블록(440)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)와 각각 연결된다.
초기 조건(401), 환경 데이터(402), 측정전압 및 측정전류를 전달받은 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 기준 전류 및 기준 전압값을 생성하는 일예를 자세히 설명하면, 먼저, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 일사량(Ir(k))과 온도(Te(k))를 제1 계산함수(Fth())(421)에 대입하여 태양광 발전 시스템의 특성값으로서 개방 회로 전압값인 Voc(k)와 단락 회로 전류값인 Isc(k)를 생성하되, 다음의 식 1을 이용하여 계산한다.
[식 1]
Figure 112018103463752-pat00005
위의 식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항이다.
PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 생성된 개방 회로 전압값(Voc(k))과 단락 회로 전류값(Isc(k)), 그리고 측정장치 블록(430)으로부터 전달받은 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k))를 제2 계산함수(FBias())(422)에 대입하여 태양광 발전 시스템의 바이어스 전압값인 Vb(k)와 태양광 발전 시스템의 바이어스 전류값인 Ib(k)를 생성한다.
도 4를 참고로 하여 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 Vb(k)와 Ib(k) 생성을 설명하면, 먼저, 제2 계산함수(422)에서 대입된 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k)), 그리고 개방 회로 전압값(Voc(k))과 단락 회로 전류값(Isc(k)) 중에서 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 큰 값을 갖는지를 판단(Im>Isc)하여, 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 큰 경우 Yes 화살표 방향을 따라 이동하여 측정전압(Vm(k))을 바이어스 전압값(Vb(k))으로 설정(Vb(k)<-Vm(k))하고 단락 회로 전류값(Isc(k))을 바이어스 전류값(Ib(k))으로 설정(Ib(k)<-Isc(k))한다.
그러나, 위의 판단(Im>Isc) 과정에서 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 크지 않은 경우 No 화살표 방향을 따라 이동하여 개방 회로 전압값(Voc(k))을 바이어스 전압값(Vb(k))으로 설정(Vb(k)<-Voc(k))하고 단락 회로 전류값(Isc(k))을 바이어스 전류값(Ib(k))으로 설정(Ib(k)<-Isc(k))한다.
제2 계산함수(422)로부터 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))이 설정됨에 따라, 도 3에 도시한 것처럼 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 제2 계산함수(422)로부터 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))을 전달받게 되고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 태양전지 어레이 모델링부(423)는 환경 데이터(402)로부터 전달받은 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)와, 제2 계산함수(422)로부터 전달받은 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))을 모두 이용하여 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성한다.
이때, 태양광 어레이 모델링부(423)는 도 4에 도시한 것처럼, 먼저 제1 태양전지 어레이 모델링부(4231)에서 제2 계산함수(422)에 대입되는 값들(Vm(k), Im(k), Voc(k), Isc(k)) 및 환경 데이터(402)로부터 전달받은 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)를 이용하여 태양전지 모델링 전압 Vmod(k) 및 태양전지 모델링 전류 Imod(k)를 생성하고, 이를 제2 계산함수(422)에서 생성한 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))과 함께 연산하여 최종적으로 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성한다.
태양광 어레이 모델링부(423)가 제2 계산함수(422)의 생성변수와 및 제1 태양전지 어레이 모델링부(4231)의 생성변수를 이용하여 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성하는 예를 자세히 설명하면, 전원 공급부(110)의 모드가 CV(Constant Voltage) 모드 또는 CC(Constant Current) 모드일 때의 전압 출력값(Vout(k)) 및 전류 출력값(Iout(k))을 Vmax, Imax로 설정하고, 제2 계산함수(422)의 출력값들(Vb(k), Ib(k))과 제1 태양광 어레이 모델링부(4231)의 출력값(Vmod(k), Imod(k))들에 최소값(Min) 함수를 적용하여 Vmin 값과 Imin 값을 설정한 뒤, Vmax, Imax, Vmin, Imin 값에 각각 미분연산을 적용하여,
Figure 112018103463752-pat00006
를 생성하고, Vmax, Imax, Vmin, Imin의 변화율을 제한하여 시스템의 허용범위를 초과하지 못하도록 적용시켜 기준 전압과 기준 전류를 획득한다.
다시 도 3을 참고로 하여 동작 알고리즘 구현부(135)를 계속해서 설명하면, 전원 공급부 블록(410)은 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)에서 생성된 기준 전압 및 기준 전류를 전달받아 전원 공급부(110)의 구동 제어에 참조한다.
그리고, 통신부 블록(440)은 측정장치 블록(430) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)과 각각 연결된다.
이때, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)은 다중 속도 신호 블록(400)으로부터 S1 내지 S5의 동작 제어 신호를 각각 수신하여 구동되고, 동작 제어 신호에 의해 각 블록이 구동됨에 따라, 각 블록에 연결된 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)의 장치들이 구동된다.
다중 속도 신호 블록(400)은 전원 공급부 블록(410)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)과 연결되어 구성되고, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)으로 동작 제어 신호(S1, S2, S3, S4, S5)를 각각 전달한다.
다중 속도 신호 블록(400)이 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)으로 동작 제어 신호를 전달하는 일 예에서, 다중 속도 신호 블록(400)은 다음의 식 2와 같이 펄스 생성(Pulse Generator) 함수(PulGen())를 이용하여 S1 내지 S5의 동작 제어 신호를 생성한다.
[식 2]
Figure 112018103463752-pat00007
위의 식 2에서, S1은 전원 공급부 블록(411)의 동작 제어 신호이고, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 동작 제어 신호이고, S3는 측정장치 블록(430)의 동작 제어 신호이고, S4는 통신부 블록(440)의 동작 제어 신호이고, S5는 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록(410)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tMU는 측정장치 블록(430)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tCU는 통신부 블록(440)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이다.
이때, tDC, tMC, tMU, tCU는 다음의 식 3으로부터 도출된다.
[식 3]
Figure 112018103463752-pat00008
위의 식 3에서, 좌변의 tFunction Block은 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간이고, 우변의 ts는 기준(standard) 샘플링 시간이고,
Figure 112018103463752-pat00009
은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)이다. 위의 식 3은
Figure 112018103463752-pat00010
이 기준 샘플링 시간(
Figure 112018103463752-pat00011
)보다 크거나 같도록 하기 위해 부하 가중치가 1보다 크거나 같은 경우 수행된다.
이때, 기능 블록들의 상태는 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)로 구분되고, 전원 공급부(110), PV 모델링부(134)와 동작알고리즘 구현부(135), 측정장치(120), 그리고 제1 및 제2 통신부(133, 136)를 각각 운영하는 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)과 동작알고리즘 구현부 블록(450), 측정장치 블록(430) 및 통신부 블록(440)의 각 상태별 가중치는 다음의 표 1과 같이 설정된다.
[표 1]
Figure 112018103463752-pat00012
일 실시예에서, 각 블록들의 상태별 가중치는 다음의 표 2와 같이 설정될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.
[표 2]
Figure 112018103463752-pat00013
이처럼, 다중 속도 신호 블록(400)이 동작 제어 신호를 이용하여 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작 샘플링 시간을 제어는 구조를 가지므로, 태양광 발전 시스템의 부하에 따라 태양광 발전 시스템을 구성하는 전원 공급부(110), PV 모델링부(134)와 동작알고리즘 구현부(135), 측정장치(120), 그리고 제1 및 제2 통신부(133, 136)들이 위 블록들에 의해 구동 제어된다.
도 5를 참고하여 이를 자세히 설명하면, 도 5의 (a)에 도시한 것처럼, 종래에 태양광 시뮬레이터를 이용하여 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출하는 시험에서는 태양광 인버터가 계통에 연계되기 이전에도 태양광 발전 시스템의 전류-전압 특성 곡선에서 최대 출력 전압(Voc)을 유지하지만, 도 5의 (b)에 도시한 본 발명의 일 실시예를 적용한 태양광 시뮬레이터에서 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출하는 시험에서는 태양광 인버터가 계통에 연계된 이후에만 태양광 발전 시스템의 전류-전압 특성 곡선에서 최대 출력 전압이 나타나는 것을 확인할 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 경우에 실제 계통 연계 태양광 인버터의 특성을 정확하게 모의 및 시험할 수 있음을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용하는 경우 태양광 발전 시스템의 성능에 영향을 미치는 계통 연계 인버터의 특성을 정확히 검출할 수 있어, 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 6을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 설명한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법은 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 위에서 설명한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)에서 수행되는 제어방법으로서, 본 실시예에 따른 제어 방법을 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 5에서 기재하고 있는 장치 구성 및 도면부호를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 다중 속도 신호 블록(400)이 식 2와 식 3, 그리고 표 1을 이용하여 PV 시뮬레이터의 구성장치에 대응되는 각 블록을 제어하는 동작 제어 신호(S1 내지 S5)를 생성(S100)한다. 이때, 다중 속도 신호 블록(400)은 PV 시뮬레이터의 구성장치인 전원 공급부(110), PV 모델링부(134), 측정장치(120), 제1 및 제2 통신부(133, 136), 동작알고리즘 구현부(135)에 각각 대응되는 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)을 제어하는 동작 제어 신호를 생성한다.
이에 따라, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)이 다중 속도 신호 블록(400)으로부터 각각 동작 제어 신호를 수신(S200)하고, 동작 제어 신호에 따라 각 블록(410, 420, 430, 440, 450)이 동작(S300)한다.
그리고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 기준 전압, 기준 전류를 생성하여 전원 공급부 블록(410)으로 전달(S400)한다.
마지막으로, 전원 공급부 블록(410)이 기준 전압, 기준 전류를 이용하여 PV 시뮬레이터의 전원 공급부(110)를 구동제어(S500)한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법을 수행하여 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)의 구성요소들의 동작 시점을 제어함에 따라, 태양광 인버터의 특성을 실험하였을 때, 정확한 실험 결과를 얻을 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해, 태양광 발전 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 기대 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템
110 : 전원 공급부 120 : 측정장치
130 : 계산부 131 : 시각화부
132 : 전처리부 133 : 제1 통신부
134 : PV 모델링부 135 : 동작알고리즘 구현부
136 : 제2 통신부 200 : 외부 단말
300 : 계통연계 태양광 인버터 400 : 다중 속도 신호 블록
410 : 전원 공급부 블록
420 : PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록
430 : 측정장치 블록 440 : 통신부 블록
450 : 동작알고리즘 구현부 블록

Claims (9)

  1. 태양광 발전 시스템을 모의하되, 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 측정하는 측정장치; 그리고,
    상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받아 기준 전압 및 기준 전류를 생성하여, 상기 태양광 시뮬레이터의 상기 전원 공급부에 전달하고, 동작 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부 및 상기 측정장치 및 자신의 동작 샘플링 시간을 제어하는 동작알고리즘 구현부;
    를 포함하고,
    상기 동작알고리즘 구현부는,
    상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 대응되는 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록;
    상기 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 PV 모델링부; 그리고,
    상기 PV 모델링부 및 상기 동작알고리즘 구현부가 상기 전원 공급부 또는 상기 측정장치로부터 데이터를 전달받도록 하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 동작 알고리즘 구현부 블록은 상기 PV 모델링부에 대응되는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과, 상기 통신부에 대응되는 통신부 블록을 더 포함하되,
    상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은,
    상기 태양광 발전 시스템의 태양전지의 변수와, 외부 환경정보 데이터를 입력받아 하기의 식 1을 이용하여 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 계산하는 제1 계산함수;
    상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 이용하여 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값을 계산하는 제2 계산함수; 그리고,
    상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 상기 제2 계산함수에서 계산된 상기 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 참조 전압 및 참조 전류를 계산하는 태양전지 어레이 모델링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
    [식 1]
    Figure 112020053781280-pat00024

    (식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항임.)
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 동작알고리즘 구현부는,
    상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록의 상태에 따라 상기 동작 제어 신호를 생성하여, 상기 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록에 상기 동작 제어 신호를 전달하는 다중 속도 신호 블록;을 포함하고,
    상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 상기 동작 제어 신호를 수신함에 따라 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부의 동작을 제어되는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다중 속도 신호 블록은 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)인 경우에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다중 속도 신호 블록은 하기의 식 3로부터 샘플링 시간을 산출하고, 상기 샘플링 시간을 하기의 식 2에 적용하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
    [식 2]
    Figure 112021068760981-pat00014

    [식 3]
    Figure 112021068760981-pat00015

    (식 2에서, 위의 S1은 전원 공급부 블록 동작 제어 신호, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록의 동작 제어 신호, S3는 측정장치 블록의 동작 제어 신호, S4는 통신부 블록의 동작 제어 신호, S5는 동작알고리즘 구현부 블록의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과 동작알고리즘 구현부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMU는 측정장치 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, 그리고 tCU는 통신부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간임. 식 3에서, tFunction Block은 전원 공급부 블록, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록, 측정장치 블록, 통신부 블록 및 동작알고리즘 구현부 블록인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간, ts는 기준(standard) 샘플링 시간,
    Figure 112021068760981-pat00016
    은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)임)
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 계산함수는,
    상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 큰 경우, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전압을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값으로 설정하며,
    상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 작거나 같은 경우, 상기 개방 회로 전압값을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값을 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 어레이 모델링부는,
    상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 태양전지 모델링 전압 및 태양전지 모델링 전류를 생성하는 제1 태양전지 어레이 모델링부;를 더 포함하고,
    상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은 상기 제2 계산함수의 출력값과 상기 제1 태양전지 어레이 모델링부의 출력값 중 최소값 및 최대값을 추출하고 속도 제한 및 포화를 적용시켜 상기 참조 전압과 상기 참조 전류를 획득하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
  9. 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하는 측정장치와, 다중 속도 신호 블록을 구비하는 동작알고리즘 구현부를 포함하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 다중 속도 신호 블록이 상기 전원 공급부, 상기 측정장치와 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 블록을 제어하는 동작 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 블록들이 상기 동작 제어 신호에 따라 동작 제어되는 단계;
    상기 동작알고리즘 구현부에 대응되는 블록이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 참조전압, 참조전류를 생성하여 전원 공급부에 대응되는 블록으로 전달하는 단계; 그리고,
    상기 전원 공급부에 대응되는 블록이 상기 참조전압, 상기 참조전류를 이용하여 상기 전원 공급부를 구동제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 참조전압, 참조전류를 생성하는 단계는,
    태양광 발전 시스템의 태양전지의 변수와, 외부 환경정보 데이터를 입력받아 하기의 식 1을 이용하여 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 계산하는 제1 계산함수; 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 이용하여 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값을 계산하는 제2 계산함수; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 상기 제2 계산함수에서 계산된 상기 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 참조 전압 및 참조 전류를 계산하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법.
    [식 1]
    Figure 112020133089202-pat00025

    (식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항임.)
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