KR19990001610A

KR19990001610A - 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법

Info

Publication number: KR19990001610A
Application number: KR1019970025000A
Authority: KR
Inventors: 김현종; 문원구
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-15

Abstract

본 발명은 태양 전지의 출력 전압과 전류만으로 출력 전력을 계산하고 이를 바탕으로 최대 출력점에서 태양 전지의 출력을 유지시키는 최대 출력점 추종 제어 방법을 제공하는데 그 목적을 두고 있다. 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법은 태양 전지 모듈로부터 발생되는 현재 출력 전압과 현재 출력 전류를 인버터로 입력받아 현재 출력 전력을 계산하는 단계; 상기 현재 출력 전력과 과거 출력 전력을 비교하여, 그 대소에 따라 상기 현재 출력 전압과 과거 출력 전압을 비교하여 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계; 상기 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계를 마친 후, 상기 현재 출력 전압이 상기 출력 전압 기준치보다 클 때는 출력 전류 기준치를 증가시키고 작을 때는 출력 전류 기준치를 감소시키는 단계; 및 상기 단계들을 계속적으로 반복하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법

본 발명은 태양광 발전 시스템의 전력 제어기인 인버터의 최대 출력점 추종 방법에 관한 것으로, 특히 별도의 센서를 사용하지 않고 태양 전지의 출력 전압과 전류만으로 출력 전력을 계산하고 이를 바탕으로 최대 출력점에서 태양 전지의 출력을 유지시키는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인버터는 태양 전지 모듈에서 발전된 직류 전력을 태양광 발전 시스템이 연결된 가정이나 장치에서 사용할 수 있는 주파수 및 위상의 교류 전력으로 변환하고, 태양 전지의 효율성을 높이기 위해 출력을 항상 최대 출력점에 유지하기 위한 전력 제어기이다. 그러나 태양 전지의 출력은 태양의 조도와 온도에 따라 크게 변화한다. 따라서 계속적으로 일정한 전력을 발생하지 않으며, 최대 출력 전력을 발생하는 전압과 전류점이 수시로 변화하게 된다.

도 1은 조도 변화에 따른 전류와 출력 전력의 변화량을 도시한 그래프이고, 도 2는 온도 변화에 따른 전류와 출력 전력의 변화량을 도시한 그래프이다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 조도와 온도의 변화에 따라 출력 전력이 변화하므로 도시된 최대 출력점(이하, Pmax라 한다)에서 태양전지의 출력을 유지시킴으로서 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.

그러나 종래에는 태양 전지의 개방 전압 중 일정 비율의 전압을 최대 출력점의 기준 전압으로 하여 태양 전지의 최대 출력점을 찾도록 하는 방법을 사용하였다. 이러한 방법은 태양 전지의 최대 출력점이 온도나 조도의 변화에 의하여 수시로 변화하기 때문에 일정 시간 간격으로 태양 전지의 개방 전압을 계속 추적하여야 한다. 그래서 이 시간 동안은 최대 출력점에서 벗어나 운전하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 센서를 사용하지 않고 태양 전지의 출력 전압과 전류만으로 출력 전력을 계산하고 이를 바탕으로 최대 출력점에서 태양 전지의 출력을 유지시키는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법은 전력 제어기인 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법에 있어서, 태양 전지 모듈로부터 발생되는 현재 출력 전압과 현재 출력 전류를 인버터로 입력받아 현재 출력 전력을 계산하는 단계; 상기 현재 출력 전력과 과거 출력 전력을 비교하여, 그 대소에 따라 상기 현재 출력 전압과 과거 출력 전압을 비교하여 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계; 상기 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계를 마친 후, 상기 현재 출력 전압이 상기 출력 전압 기준치보다 클 때는 출력 전류 기준치를 증가시키고 작을 때는 출력 전류 기준치를 감소시키는 단계; 및 상기 단계들을 계속적으로 반복하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 조도 변화에 따른 전류와 출력 전력의 변화량을 도시한 그래프,

도 2는 온도 변화에 따른 전류와 출력 전력의 변화량을 도시한 그래프,

도 3은 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법을 설명하기 위한 전형적인 조도에 따른 태양 전지의 출력곡선도,

도 4는 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법을 설명하기 위한 전형적인 조도에 따른 태양 전지의 출력곡선도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 최대 피크치인 Pmax를 기준으로 A영역과 B영역으로 나눌 수 있다. 태양 전지의 출력이 A영역에 존재할 경우에는 출력 전압의 기준치를 증가시키고, B영역에 존재할 경우에는를 감소시켜야 Pmax점에 이를 수 있다.

따라서 최대 출력점 추종(Maximum Power Point Tracking) 제어 방법은 크게 두 단계로 이루어진다. 먼저 태양 전지의 출력 전력으로부터 출력 전압의 기준치를 증가시킬 것인지 감소시킬 것인지를 결정한다. 그리고 출력 전압 기준치 즉, 기준 전압와 현재 출력 전압인 실제 전압와의 관계로부터 출력 전류의 기준치를 증가 또는 감소시키게 된다.

도 3을 참조하여 최대 출력점 추종 제어 방법을 설명하면, ①의 경우에는 현재의 출력 전력()이 과거의 출력 전력() 보다 작으며 ( ), 현재의 전압()이 과거의 전압()보다 증가하게 된다( ). 따라서 태양 전지의 출력 전압의 기준치를 감소시켜야 한다.

②의 경우는 처음 인버터가 동작하기 시작하는 경우로서 현재의 출력 전력이 과거의 출력 전력보다 크며 ( ) 현재의 전압이 과거의 전압보다 감소하게 된다( ). 이 경우는 태양 전지의 출력 전력이 증가되고 있는 구간이므로 출력 전압의 기준치를 감소시켜야 한다.

③의 경우에는 현재의 출력 전력이 과거의 출력 전력보다 작으며 ( )현재의 전압도 과거의 전압보다 작아지게 된다( ). 이 경우는 최대 출력점을 지나쳐서 계속 전압이 떨어지는 구간이므로 출력 전압의 기준치를 증가시켜 주어야 한다.

④의 경우는 현재의 출력 전력이 과거의 출력 전력보다 크며( ) 현재의 전압도 과거의 전압보다 크게 된다( ). 따라서 출력 전압의 기준치를 증가시켜야 한다.

위의 과정을 거친 뒤, 출력 전압의 기준치인 기준 전압와 현재 출력되는 전압인 실제 전압를 비교하여 출력 전류의 기준치인 기준 전류를 증가 또는 감소시키면 최대 출력점을 항상 추종하게 된다.

도 4는 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하 도 3의 설명을 참조하여 설명하기로 한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 단계(S100)에서 인버터는 태양 전지 모듈로부터 현재 출력 전압와 현재 출력 전류를 입력받아 두 값을 곱하므로 현재 출력 전력을 알 수 있다.

단계(S110)에서는 현재 출력 전력과 과거 출력 전력을 비교하여 현재 출력 전력이 과거 출력 전력 보다 작다면 단계(S120)에서 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 작은지를 판단한다. 판단 결과 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 작다면, 이 것은 도 3의 설명 ③의 경우인 최대 출력점을 지나쳐서 계속 전압이 떨어지는 구간에 해당하므로 단계(S130)에서 출력 전압 기준치인를 증가시켜 준다. 단계(S120)에서 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 크다면 도 3의 설명 ①에 해당하므로 단계(S133)에서 출력 전압 기준치인를 감소시킨다.

단계(S110)에서 현재 출력 전력이 과거 출력 전력보다 크다면 단계(S125)에서 현재 출력 전압과 과거 출력 전압을 비교한다.

단계(S125)에서 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 작다면 도 3의 설명 ②인 인버터가 처음 동작하는 경우이므로 단계(S136)에서 출력 전압 기준치인를 감소시킨다. 단계(S125)에서 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 크다면 도 3의 설명 ④의 경우로 단계(S139)에서 출력 전압 기준치인를 증가시킨다.

위의 단계(S130)내지 단계(S139)에서 출력 전압 기준치인의 증감 단계를 거친 뒤에 단계(S140)로 이동하여 현재 출력 전압인 실제 전압와 기준 전압인를 비교한다.

단계(S140)에서 실제 전압이 기준 전압보다 크다면 단계(S150)에서 실제 전압을 감소시키기 위해 출력 전류 기준치를 증가시키고, 단계(S140)에서 실제 전압이 기준 전압보다 작다면 실제 전압을 증가시키기 위해 출력 전류 기준치를 감소시킴으로서 최대 출력점을 추종하게 된다. 이러한 단계들을 반복함으로서 태양 전지의 출력은 항상 최대 출력점을 유지하게 되는 것이다.

본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법에 따르면 별도의 센서를 사용하지 않고 태양 전지의 출력 전압과 전류만으로 출력 전력을 계산하고 이를 바탕으로 최대 출력점을 추종하여 최대 출력점에서 태양 전지의 출력을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

전력 제어기인 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법에 있어서,

태양 전지 모듈로부터 발생되는 현재 출력 전압과 현재 출력 전류를 인버터로 입력받아 현재 출력 전력을 계산하는 단계;

상기 현재 출력 전력과 과거 출력 전력을 비교하여, 그 대소에 따라 상기 현재 출력 전압과 과거 출력 전압을 비교하여 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계;

상기 출력 전압 기준치를 증가 또는 감소시키는 단계를 마친 후, 상기 현재 출력 전압이 상기 출력 전압 기준치보다 클 때는 출력 전류 기준치를 증가시키고 작을 때는 출력 전류 기준치를 감소시키는 단계; 및

상기 단계들을 계속적으로 반복하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 출력 전압 기준치를 증가시키는 단계는 현재 출력 전력이 과거 출력 전력보다 작고, 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 작을 때로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 출력 전압 기준치를 증가시키는 단계는 현재 출력 전력이 과거 출력 전력보다 크고, 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 클 때로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 출력 전압 기준치를 감소시키는 단계는 현재 출력 전력이 과거 출력 전력보다 작고, 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 클 때로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법.
재 1항에 있어서, 상기 출력 전압 기준치를 감소시키는 단계는 현재 출력 전력이 과거 출력 전력보다 크고, 현재 출력 전압이 과거 출력 전압보다 작을 때로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 인버터의 최대 출력점 추종 제어 방법.