KR20100023309A - Method for interpolating virtual-implemented apparatus of solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 가상 구현 장치의 보간 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an interpolation method of a solar cell virtual implementation.
일반적으로, 태양 전지 시스템을 구성하고 성능을 테스트하려면 직접 태양 전지 어레이를 연결하여 구성해야 한다. 하지만, 여러 조건에서의 태양 전지의 출력을 얻기는 매우 여럽다.In general, configuring a solar cell system and testing its performance requires direct configuration of a solar array. However, it is very difficult to obtain the output of solar cells under various conditions.
따라서, 태양 전지의 출력 특성을 모의해낼 수 있는 태양 전지 가상 구현 장치가 필요하고, 태양 전지 가상 구현 장치를 수학적으로 모델링해야 한다.Therefore, there is a need for a virtual solar cell implementation device capable of simulating the output characteristics of the solar cell, and mathematically model the solar cell virtual implementation device.
이러한 모델링 방법으로는 매개 변수형 모델링 방식과 보간형 방식이 있으며, 매개 변수형 모델링 방식은 출력 특성을 얻기 위해서 많은변수들이 필요하여, 정확한 특성 곡선을 얻기가 어렵다.Such modeling methods include parametric modeling and interpolation, and parametric modeling requires many variables to obtain output characteristics, making it difficult to obtain accurate characteristic curves.
반면에 보간형 방식은 모델이 단순하여 용이하게 출력 특성을 얻을 수 있지만, 일사량 변화와 온도 변화에 대한 특성 곡선을 얻을 수 없다.On the other hand, the interpolation method has a simple model and can easily obtain output characteristics, but cannot obtain characteristic curves for changes in insolation and temperature.
본 발명의 실시예는 보간형 방식으로 일사량 변화와 온도 변화에 따른 특성 곡선을 얻을 수 있다.Embodiment of the present invention can obtain a characteristic curve according to the change in solar radiation and temperature in an interpolated manner.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 당업자)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above are provided to those skilled in the art (hereinafter, those skilled in the art) from the following description. It will be clearly understood.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 가상 구현 장치의 보간 방법은 개방 회로 전압의 온도 계수를 이용하여 온도 변화와 일사량 변화에 따른 새로운 개방 회로 전압을 구하는 단계, 단락 회로 전류의 온도 계수를 이용하여 온도 변화와 일사량 변화에 따른 새로운 단락 회로 전류를 구하는단계 및 상기 새로운 개방 회로 전압 및 상기 새로운 단락 회로 전류를 이용하여 태양 전지의 출력 전압과 출력 전류의 관계식을 구하는 단계를 포함한다.The interpolation method of the virtual solar cell implementation apparatus according to an embodiment of the present invention to obtain a new open circuit voltage according to the temperature change and the solar radiation change using the temperature coefficient of the open circuit voltage, using the temperature coefficient of the short circuit current Obtaining a new short-circuit current according to the temperature change and the solar radiation change, and obtaining a relationship between the output voltage and the output current of the solar cell using the new open circuit voltage and the new short-circuit current.
본 발명의 다른 실시예에따른 태양 전지 가상 구현 장치의 보간 방법은 개방 회로 전압의 온도 계수를 이용하여 온도 변화와 일사량 변화에 따른 새로운 개방 회로 전압을 계산하는 수학식 1을 구하는 단계, 단락 회로 전류의 온도 계수를 이용하여 온도 변화와 일사량 변화에 따른 새로운 단락 회로 전류를 계산하는 수학식 2를 구하는 단계 및 상기 새로운 개방 회로 전압 및 상기 새로운 단락 회로 전류를 이용하여 태양 전지의 출력 전압과 출력 전류의 관계식인 수학식 3을 구하는 단계를 포함한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, an interpolation method of a virtual solar cell implementing device obtains Equation 1 for calculating a new open circuit voltage according to a temperature change and a solar radiation change using a temperature coefficient of an open circuit voltage, a short circuit current.
본 발명의 실시예는 보간형 방식으로 일사량 변화와 온도 변화에 따른 특성 곡선을 얻을 수 있다.Embodiment of the present invention can obtain a characteristic curve according to the change in solar radiation and temperature in an interpolated manner.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 태양 전지 모듈의 데이터 시트의 일 예이고, 도 2는 전압 상수와 전류 상수를 구하기 위한 전압 전류 특성 곡선의 그래프이며, 도 3은 전압 상수와 전류 상수를 구하기 위한 전력 특성 곡선의 그래프이고, 도 4는 표준 일사량에서 동작온도에 따른 특성 곡선의 그래프이며, 도 5는 표준 온도에서 일사량에 따른 특성 곡선의 그래프이다.1 is an example of a data sheet of a solar cell module, FIG. 2 is a graph of a voltage current characteristic curve for obtaining a voltage constant and a current constant, and FIG. 3 is a graph of a power characteristic curve for obtaining a voltage constant and a current constant. 4 is a graph of the characteristic curve according to the operating temperature at standard insolation, and FIG. 5 is a graph of the characteristic curve according to the insolation at standard temperature.
태양 전지 모듈 데이터 시트에는 도 1에 도시된 것처럼, 기본 개방 회로 전 압, 기본 단락 회로 전류와 함께, 온도 변화에 따른 개방 회로 전압의 변화량인 개방회로 전압의 온도 계수와 온도 변화에 따른 단락 회로 전류의 변화량인 단락회로 전류의 온도 계수가 개시되어 있다.In the solar cell module data sheet, as shown in FIG. The temperature coefficient of the short circuit current which is the change amount of is disclosed.
먼저, 개방 회로 전압의 온도 계수를 이용하여 온도변화와 일사량 변화에 따른 새로운 개방 회로 전압을 계산하는 수학식 1을 아래와 같이 유도한다.First, Equation 1 for calculating a new open circuit voltage according to temperature change and solar radiation change using the temperature coefficient of the open circuit voltage is derived as follows.
여기에서, Voc는 기본 개방 회로 전압이고, Tk(Voc)는 개방 회로 전압의 온도 계수이며, Tc는 동작온도이고, Sk(voc)는 일사량 계수이며, SN은 일사량이고, Ns는 직렬 연결된 모듈의 개수이다.Where Voc is the basic open circuit voltage, Tk (Voc) is the temperature coefficient of the open circuit voltage, Tc is the operating temperature, Sk (voc) is the solar radiation coefficient, SN is the solar radiation, and Ns is the Count
다음으로, 단락 회로 전류의 온도 계수를 이용하여 온도 변화와 일사량 변화에 따른 새로운 단락 회로 전류를 계산하는 수학식 2를 아래와 같이 유도한다.Next,
여기에서, Isc는 기본 단락 회로 전류이고, Tk(Isc)는 단락 회로 전류의 온도 계수이며, Tc는 동작온도이고, SN은 일사량이며, Np는 병렬 연결된 모듈의 개수이다.Here, Isc is the basic short circuit current, Tk (Isc) is the temperature coefficient of the short circuit current, Tc is the operating temperature, SN is the solar radiation amount, and Np is the number of modules connected in parallel.
다음으로, 새로운 개방 회로 전압 및 새로운 단락 회로 전류를 이용하여 태양 전지의 출력 전압과 출력 전류의 관계식인 수학식 3을 유도한다.Next, the new open circuit voltage and the new short circuit current are used to derive Equation 3, which is a relation between the output voltage and the output current of the solar cell.
여기에서, Vcell은 태양 전지의 출력 전압이고, Icell은 태양 전지의 출력 전류이며, m은 전압 상수이고, n은 전류 상수이다.Where Vcell is the output voltage of the solar cell, Icell is the output current of the solar cell, m is the voltage constant, and n is the current constant.
한편, 태양 전지의 출력 전압, 태양 전지의 출력 전류, 기본 개방 회로 전압, 기본 단락 회로 전류, 전압 상수 및 전류 상수는 아래 수학식 4와 같은 관계에 있다.Meanwhile, the output voltage of the solar cell, the output current of the solar cell, the basic open circuit voltage, the basic short circuit current, the voltage constant, and the current constant have a relationship as shown in
전압 상수와 전류 상수를 구하기 위해서도 2의 전압 전류 특성 곡선과 도 3의 전력 특성 곡선을 이용하여 계산하면, 도 2에 도시된 것처럼, 전압 상수는 10.05로, 전류 상수는 1.1로 계산되었다.In order to calculate the voltage constant and the current constant, the voltage current characteristic curve of FIG. 2 and the power characteristic curve of FIG. 3 are calculated. As shown in FIG. 2, the voltage constant is 10.05 and the current constant is 1.1.
상술한 결과를 적용하여 PSIM 6.1이라는 시뮬레이션 툴을 사용하여모의 실험을 수행하였다.Applying the above results, the simulation was performed using a simulation tool called PSIM 6.1.
표준 일사량(100mW/ ㎠)에서 동작온도에 따른 출력 전압과 출력 전류의 특성 곡선을 살펴보면, 도 4에 도시된 것처럼, 동작온도가 증가함에 따라 개방 회로 전압은 감소되고, 단락 회로 전류는 증가되는 것을 알 수 있다.Looking at the characteristic curve of the output voltage and the output current according to the operating temperature at the standard solar radiation (100mW / ㎠), as shown in Figure 4, as the operating temperature increases the open circuit voltage decreases, the short circuit current increases Able to know.
표준온도(25 ℃)에서 일사량에 따른 특성 곡선을 살펴보면, 도 5에 도시된 것처럼, 출력 전류는 일사량에 비례하여 감소하며, 출력 전압도 일사량이 감소함에 따라 감소하지만 일사량이 적은 쪽이 좀 더 많이 더 많이 감소하는 것을 알 수 있다.Looking at the characteristic curve according to the amount of insolation at the standard temperature (25 ℃), as shown in Figure 5, the output current decreases in proportion to the amount of insolation, the output voltage also decreases as the amount of insolation decreases, but the smaller the amount of insolation It can be seen that the decrease further.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하 여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성및 작용으로 한정되는 것이아니다. While the invention has been described and illustrated with reference to preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the configuration and operation as such is shown and described.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Rather, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications to the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
도 1은 태양 전지 모듈의 데이터 시트의 일 예1 is an example of a data sheet of a solar cell module
도 2는 전압 상수와 전류 상수를 구하기 위한 전압 전류 특성 곡선의 그래프.2 is a graph of a voltage current characteristic curve for obtaining a voltage constant and a current constant.
도 3은 전압 상수와 전류 상수를 구하기 위한 전력 특성 곡선의 그래프.3 is a graph of a power characteristic curve for obtaining a voltage constant and a current constant.
도 4는 표준 일사량에서 동작온도에 따른 특성 곡선의 그래프.Figure 4 is a graph of the characteristic curve according to the operating temperature at standard solar radiation.
도 5는 표준 온도에서 일사량에 따른 특성 곡선의 그래프.5 is a graph of characteristic curves according to insolation at standard temperature.
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