KR20130070131A - Maximum power point tracking method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전에서의 최대 출력점 추종 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세점 근사법을 이용해 정확하게 용이하게 최대 출력점을 찾아내는 최대 출력점 추종 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a maximum output point tracking method in photovoltaic power generation, and more particularly to a maximum output point tracking method for finding the maximum output point easily and precisely by using a three-point approximation method.
계통 연계형 태양광발전 시스템에 있어서 필요한 제어 알고리즘에는 최대 출력점 추종(MPPT) 제어, DC-DC 컨버터 입력전류제어, PLL 제어, 직류링크전압제어, 인버터 출력전류제어, 고립운전방지, 보호 기술로 구분할 수 있다.The control algorithms required for grid-connected photovoltaic systems include maximum output point tracking (MPPT) control, DC-DC converter input current control, PLL control, DC link voltage control, inverter output current control, isolation operation prevention, and protection technologies. Can be distinguished.
최대 출력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 제어는 태양광 에너지의 전력이 일사량과 온도에 따라 비선형 특성을 가지므로 최대 전력점을 찾아 효율을 최대화하는 방법이다. 최대 전력점 추종 제어를 통해 발생된 DC-DC 컨버터의 입력기준 전류를 통하여 DC-DC 컨버터 입력전류 제어를 수행한다.Maximum Power Point Tracking (MPPT) control is a method of maximizing efficiency by finding the maximum power point because the power of solar energy has nonlinear characteristics according to the amount of solar radiation and temperature. The DC-DC converter input current control is performed through the input reference current of the DC-DC converter generated through the maximum power point tracking control.
한편 가장 많이 이용되는 최대 출력점 추종 알고리즘은 섭동후관측법(Perturbation & Observation)과 인크리멘탈 컨덕턴스(incremental conductance) 방법이 있다.The most commonly used maximum power point tracking algorithms are Perturbation & Observation and Incremental Conductance.
도 1a는 섭동후관측법으로 힐 클라이밍 방법(Hill Climbing Method)라고도 불리는 최대 출력 추종 알고리즘의 흐름을 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 섭동후관측법은 태양전지의 동작점을 양단에 걸리는 전압 제어를 사용하는 경우, 전압을 일정한 폭으로 변동시킨 후 태양전지의 출력을 관측하고, 이전 출력과 비교하여 출력이 증가하는 방향으로 전압을 상승 혹은 하강시키는 방법이다. 태양 전지의 전압과 전류를 측정하여 전압과 전류의 곱을 이용해 태양전지의 출력을 구한다. 이전 측정값의 출력 전력의 변화가 0이면 최대 출력점인 Vref 값을 변경하지 않고 다를 경우 출력 변화와 전압 변화가 동시에 증가 또는 감소할 경우 Vref 값을 증가시키고 출력변화와 전압 변화가 반대로 변할 경우 Vref 값을 감소시킨다.1A shows the flow of the maximum output tracking algorithm, also called Hill Climbing Method, with perturbation post-observation. As shown in Figure 1a, the perturbation post-observation method, when using the voltage control across the operating point of the solar cell, by varying the voltage to a constant width after observing the output of the solar cell, the output compared with the previous output The voltage is increased or decreased in this increasing direction. Measure the voltage and current of the solar cell and calculate the output of the solar cell using the product of the voltage and current. If the change in output power of the previous measured value is 0, if the value of V ref , the maximum output point, is changed without changing, if the output change and the voltage change simultaneously increase or decrease, V ref If the value is increased and the output change and the voltage change reverse, V ref Decrease the value.
도 1b는 인크리멘탈 컨덕턴스 방법의 흐름을 나타낸다. 인크리멘탈 컨덕턴스 방법은 dP/dV의 부호를 사용해 전압의 상승 또는 하강을 결정한다. 인크리멘탈 컨덕턴스 방법과 섭동후관측법의 주된 차이점은 측정된 전압의 변동폭이 0인 경우에 대한 흐름도가 추가되는 것이다. 먼저 태양전지의 전압과 전류를 측정해 전압변화가 0인 경우 전류변화가 없으면 그 점이 최대 출력점인 것으로 판단하며, 그렇지 않은 경우 전류의 변화에 따라 Vref 값을 증가하거나 감소시킨다. 전압변화가 0이 아닌 경우 dI/dV의 값과 I/V의 값의 비교를 통해 Vref 값을 변화시킨다.1B shows the flow of the incremental conductance method. The incremental conductance method uses the sign of dP / dV to determine the rise or fall of the voltage. The main difference between the incremental conductance method and the post-perturbation method is the addition of a flow chart for the case where the measured voltage variation is zero. First, measure the voltage and current of the solar cell. If the voltage change is 0, it is determined that the point is the maximum output point if there is no current change. Otherwise, V ref according to the current change Increase or decrease the value. If the voltage change is not 0, V ref through comparing dI / dV and I / V Change the value.
상기 종래의 두 가지 방법은 태양전지의 전압과 전류의 변화량 즉 미분값을 사용하여 최대출력점을 추종하는 방법이다. 이러한 최대 출력점 추종 알고리즘을 태양광 발전용 시스템에 DSP로 적용할 경우 두 방법 모두 알고리즘에서 ADC에 의한 양자오차나 측정 오차에 대한 고려가 부족하다.The two conventional methods are a method of following a maximum output point using a change amount of a voltage and a current of a solar cell, that is, a derivative value. When the maximum output point tracking algorithm is applied as a DSP to a photovoltaic system, both methods lack consideration of quantum error or measurement error caused by the ADC in the algorithm.
이러한 이유로 섭동후관측법에서 최대출력점에서 출력 변화가 0이되는 점이나 인크리멘탈 컨덕턴스 방법에서 전압 변화에 따른 출력 전력의 변화가 0인 점이 존재하는 경우가 적어 일정한 값으로 수렴하지 않는 특성을 지니며 추종 속도를 결정하는 추종값 변화 크기에 대한 수학적 기준을 제시하지 못하여 임의의 값을 사용한다는 단점을 지니고 있다.
For this reason, in the post-perturbation method, the output change becomes zero at the maximum output point or the change in output power due to the voltage change is zero in the incremental conductance method. In addition, it does not provide a mathematical criterion for the magnitude of the change in the tracking value to determine the tracking speed.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 최대 출력점 추종의 정확도를 향상시킴과 아울러 최대 출력점 근처에서의 지속적인 진동을 제거할 수 있는 최대 출력점 추종 방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a maximum output point tracking method capable of improving the accuracy of the maximum output point following and eliminating continuous vibration near the maximum output point.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법은 좌표 상의 서로 다른 임의의 세 점을 결정하는 제1 단계; 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값이, 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값을 비교하는 제2 단계; 상기 비교 결과에 따라서 상기 세 점 중 가장 작은 x좌표값을 갖는 점(P1)보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점(P0)을 선택하거나, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점(P4)을 선택하는 제3 단계; 및 상기 제 3단계에서 선택된 점의 y좌표 값이 가장 인접한 두 개 점의 y좌표값 사이에 위치하는 경우, 상기 선택된 점 및 가장 인접한 두 개의 점 중 x축 상에서 중앙에 위치한 점을 최대 출력점으로 추종하는 제4 단계;를 포함한다.The maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises a first step of determining any three different points on the coordinate; A second step of comparing the y coordinate value of the point P3 having the largest x coordinate value among the three points, with the y coordinate value of the point P2 having the second largest x coordinate value; According to the comparison result, a random point P0 having a smaller x coordinate value is selected than a point P1 having the smallest x coordinate value among the three points, or a point having the largest x coordinate value among the three points. A third step of selecting an arbitrary point P4 having an x coordinate value greater than (P3); And when the y-coordinate value of the point selected in the third step is located between the y-coordinate values of the two nearest points, the point located at the center on the x-axis among the selected points and the two closest points as the maximum output point. And a fourth step of following.
또한 상기 제3 단계는, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값이, 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값보다 작은 경우에는 상기 세 점 중 가장 작은 x좌표값을 갖는 점(P1)보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점(P0)을 선택하고, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값이, 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값보다 큰 경우에는, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점(P4)을 선택할 수 있다.The third step may be performed when the y coordinate value of the point P3 having the largest x coordinate value among the three points is smaller than the y coordinate value of the point P2 having the second largest x coordinate value. Select any point P0 having a smaller x coordinate value than the point P1 having the smallest x coordinate value among the three points, and select the y coordinate of the point P3 having the largest x coordinate value among the three points. If the value is larger than the y-coordinate of the point P2 having the second largest x-coordinate value, any of the values having an x-coordinate greater than the point P3 having the largest x-coordinate value of the three points The point P4 can be selected.
그리고 상기 제 3단계는, 상기 제 2단계에서의 비교 결과, 동일한 x좌표값을 가진 점이 둘 이상 있는 경우, 세 점 중 가장 작은 x좌표 값보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택할 수 있다.In the third step, when there are two or more points having the same x coordinate value as a result of the comparison in the second step, an arbitrary point having an x coordinate value smaller than the smallest x coordinate value among three points may be selected. have.
또한 상기 제 3단계는, 상기 제 2단계에서의 비교 결과, 동일한 y좌표값을 가진 점이 둘 이상 있는 경우, 세 점 중 가장 큰 x좌표 값을 갖는 점보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택할 수 있다.Also, in the third step, when there are two or more points having the same y-coordinate value as a result of the comparison in the second step, any point having a larger x-coordinate value than the point having the largest x-coordinate value among the three points Can be selected.
그리고 상기 제4 단계에서 상기 제 3단계에서 선택된 점의 y좌표 값이 가장 인접한 두 개 점의 y좌표값 사이에 위치하지 않는 경우에는, 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 다시 수행할 수 있다.In the fourth step, when the y coordinate value of the point selected in the third step is not located between the y coordinate values of the two nearest points, the second step and the third step may be performed again. .
또한 상기 x축은 전압을 나타내며, 상기 y축은 전력을 나타낼 수 있다.In addition, the x-axis may represent a voltage, and the y-axis may represent power.
그리고 상기 제1 단계는, 상기 결정된 서로 다른 임의의 세 점이 유효한지 여부를 판단하는 유효성 판단 단계;를 포함할 수 있다.The first step may include a validity determination step of determining whether three random points determined different from each other are valid.
또한 상기 제4 단계는, 상기 선택된 점 및 가장 인접한 두 개의 점을 연결한 선이 윗 방향으로 볼록한 곡선이 되는 경우에만, 상기 x축 상에서 중앙에 위치한 점을 최대 출력점으로 추종할 수 있다.
In addition, the fourth step may follow the point located in the center on the x-axis as the maximum output point only when the line connecting the selected point and the two closest points becomes a convex upward curve.
상기 구성에 따른 최대 출력점 추종 방법에 의하면 최대 출력점 추종의 정확도를 향상시킴과 아울러 최대 출력점 근처에서의 지속적인 진동을 제거할 수 있는 효과를 갖게 된다.
According to the maximum output point tracking method according to the above configuration, it is possible to improve the accuracy of the maximum output point tracking and to remove the continuous vibration near the maximum output point.
도 1a 및 도 1b는 종래의 최대 출력점 추종 방법을 설명하는 흐름도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법을 설명하는 흐름도,
도 2b는 태양전지의 PV곡선을 나타하는 그래프,
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법에 있어서, 세 점을 선택하고 그 유효성을 판단하는 과정을 나타내는 도면,
도 5a 및 도 5b는 기존 방법에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법이 갖는 기술적 효과를 설명하기 위한 그래프, 그리고
도 6a 및 도 6b는 기존 방법에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법이 갖는 기술적 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 1A and 1B are flowcharts illustrating a conventional maximum output point tracking method;
2A is a flowchart illustrating a maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention;
Figure 2b is a graph showing the PV curve of the solar cell,
3A to 3G are views for explaining a maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention;
4A to 4D are diagrams illustrating a process of selecting three points and determining their validity in the maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention;
5a and 5b is a graph for explaining the technical effect of the maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention compared to the conventional method, and
6A and 6B are graphs for explaining a technical effect of the maximum output point following method according to an embodiment of the present invention compared to the existing method.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 한편 도 2b는 태양전지의 PV곡선을 나타내는 그래프이다. 2A is a flowchart illustrating a flow of a maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention. 2B is a graph showing the PV curve of the solar cell.
발명의 이해를 돕기 위하여 도 2b를 먼저 설명하면, 태양전지는 일사량과 온도에 따라 도 2b와 같이 위로 볼록한 2차 곡선의 형태를 나타내며 동작한다. 여기서 가로축인 x좌표는 전압(V)을 나타내며 세로축인 y좌표는 태양전지의 전력(P)을 나타낸다. 즉 2차 곡선의 꼭지점에 해당하는 부분이 태양전지의 최대 전력점을 나타내며, 상기 최대 전력점을 추종하여 태양전지를 동작시킴으로써 태양전지의 효율성을 극대화할 수 있게 된다.Referring to FIG. 2B to help understand the invention, the solar cell operates in the form of a convex secondary curve as shown in FIG. 2B according to the amount of insolation and temperature. Here, the x-axis of the horizontal axis represents the voltage (V) and the y-coordinate of the vertical axis represents the power (P) of the solar cell. That is, the portion corresponding to the vertex of the secondary curve represents the maximum power point of the solar cell, and it is possible to maximize the efficiency of the solar cell by operating the solar cell by following the maximum power point.
우선 태양전지의 전류(I) 및 전압(V)을 측정하고(S100), 측정된 값이 유효하다면(S110-Yes) 최대점 추종을 위한 임의의 세 점을 결정하며(S112), 측정된 값이 유효하지 않다면(S110-No) 세 점 리스트를 초기화한다(S114). 유효성 검사와 관련해서는 도 4a 내지 도 4d를 참조하면서 설명하기로 한다.First, the current (I) and voltage (V) of the solar cell are measured (S100), and if the measured value is valid (S110-Yes), an arbitrary three points for following the maximum point are determined (S112). If this is not valid (S110-No), the three point list is initialized (S114). The validity check will be described with reference to FIGS. 4A to 4D.
만약 세 점 중 x좌표값이 동일한 점이 존재한다면(S120-No), x좌표축에서 높은 값을 갖는 두 점은 그대로 취하고(S122), 가장 적은 값을 x좌표갖는 점을 버리고 더 작은 x좌표값을 갖는 새로운 점을 선택한다(S146). 위에서 설명한 바와 같이 x좌표는 전압을 나타내는 축이므로 V1, V2, V3는 세 점의 x좌표값을 나타낸다.If the same x coordinate value exists among the three points (S120-No), the two points having the highest value in the x coordinate axis are taken as is (S122), and the smaller x coordinate value is discarded and the smallest x coordinate value is discarded. A new point having is selected (S146). As described above, since the x coordinate is an axis representing voltage, V1, V2, and V3 represent x coordinate values of three points.
하지만 세 점 모두가 서로 다른 x좌표값을 갖는 경우(S120-Yes), y좌표 값을 비교한다(S130). 위에서 설명한 바와 같이 y좌표는 전력을 나타내는 축이므로 P1, P2, P3는 세 점의 y좌표값을 나타낸다. However, if all three points have different x coordinate values (S120-Yes), the y coordinate values are compared (S130). As described above, since the y coordinate is an axis representing power, P1, P2, and P3 represent y coordinate values of three points.
세 점의 y좌표값이 동일하다면(S130-No), x좌표축에서 높은 값을 갖는 두 점을 그대로 취하고(S132), 제일 큰 x좌표값을 갖는 점보다 더 큰 x좌표값을 갖는 새로운 점을 선택한다(S174).If the y-coordinates of the three points are the same (S130-No), the two points having the highest value in the x-axis are taken as is (S132), and a new point having a larger x-coordinate value is obtained than the point having the largest x-coordinate value. Select (S174).
세 점의 y좌표값이 모두 다르다면(S130-Yes), x 좌표값이 순서대로 커지거나 순서대로 작아지는지를 비교하고(S140), 순서대로 커지거나 작아지는 형상이 아닌 경우(S140-No), 원래 취했던 두 개의 점을 그대로 취하고(S142), 다시 두 개의 점이 x좌표의 오른 방향으로 상승하는 형상이면(S144-No), 가장 큰 x좌표값 보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택한다(S174). If the y-coordinate values of all three points are different (S130-Yes), the x-coordinate values are compared in increasing order or decreasing in order (S140), and the shape is not increasing or decreasing in order (S140-No). If the original two points are taken as they are (S142), and if the two points rise in the right direction of the x coordinate (S144-No), an arbitrary point having a larger x coordinate value than the largest x coordinate value is obtained. Select (S174).
거꾸로 두 개의 점이 x좌표의 왼쪽 방향으로 상승하는, 즉 오른쪽 방향으로 하강하는 형상이면(S144-Yes), 가장 작은 x좌표값 보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택한다(S174). If two points are inverted to the left of the x-coordinate, i.e., falling to the right (S144-Yes), an arbitrary point having an x-coordinate smaller than the smallest x-coordinate is selected (S174).
세점의 x좌표값이 순서대로 커지거나 순서대로 작아지는 형상인 경우에는(S140-Yes), y좌표값을 비교한다(S150).When the x-coordinate values of three points are in the form of increasing in order or decreasing in order (S140-Yes), the y-coordinate values are compared (S150).
이때 세 점 중 x좌표값이 가장 큰 점의 y좌표값이 나머지 두 개의 y좌표값 사이에 존재하지 여부를 비교한다(S150). 만약 세 점 중 x좌표값이 가장 큰 점의 y좌표값이 나머지 두 개의 y좌표값 사이에 존재하지 않는 경우(S150-No), 연속된 세 개의 점 중 첫번째와 세번째 점을 취하고(S152), 위와 같이 첫번째 점보다 x좌표값이 더 작은 점 혹은 x좌표값이 더 큰 점을 선택한다(S144,S146,S174). 그 과정은 위에서 설명한 바와 같다.At this time, the y coordinate value of the point having the largest x coordinate value among the three points is compared between the remaining two y coordinate values (S150). If the y coordinate value of the point with the largest x coordinate value among the three points does not exist between the remaining two y coordinate values (S150-No), the first and third points of the three consecutive points are taken (S152). As above, a point having a smaller x coordinate value or a larger x coordinate value is selected than the first point (S144, S146, S174). The process is as described above.
만약 세 점 중 x좌표값이 가장 큰 점의 y좌표값이 나머지 두 개의 y좌표값 사이에 존재한다면(S150-Yes), 세 점을 연결한 곡선이 볼록한 2차 곡선인지의 여부를 판단하고(S160), 위로 볼록한 2차 곡선이면(S170-Yes), 최대 출력점을 2차 곡선의 꼭지점(S180)에 위치하는 점으로 추정한다(S180). 만약 아래로 볼록한 2차 곡선이면(S170-No), 다시 두 개의 점을 취하고(S172), 또 다른 한 개의 점을 선택한다(S174). 이러한 방법으로 최대 출력점을 추종한다면, 기존의 방법에서와 같이 최대 출력점을 추종하면서 생기는 진동을 없애는 효과를 가져온다.If the y-coordinate of the point with the largest x-coordinate of the three points exists between the remaining two y-coordinates (S150-Yes), it is determined whether the curve connecting the three points is a convex quadratic curve ( S160), if the quadratic curve is convex upward (S170-Yes), the maximum output point is estimated to be located at the vertex (S180) of the quadratic curve (S180). If the curve is convex down (S170-No), two points are taken again (S172), and another point is selected (S174). Following the maximum output point in this way has the effect of eliminating the vibration that occurs while following the maximum output point as in the conventional method.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a 내지 도 3g에서 가로축은 전압을 나타내는 x축이며, 세로축은 전력을 나타내는 y축이지만, 좌표축은 생략하고 세 점의 위치만을 가지고 설명하기로 하겠다. 또한 도 3a 내지 도 3g에서 가장 바람직한 가상의 PV곡선을 도시한 것이다. 즉 구하고자 하는 최대 출력점을 포함하는 PV 곡선을 말한다.3A to 3G are diagrams for describing a maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention. 3A to 3G, the horizontal axis is an x-axis representing voltage and the vertical axis is a y-axis representing power, but the coordinate axis is omitted and will be described with only three positions. Also shown in Figures 3a to 3g is the most preferred virtual PV curve. That is, it refers to the PV curve including the maximum output point to be obtained.
도 3a에서와 같이 임의의 세점을 잡는다. 이를 각각 n-2, n-1, n이라 표시한다. 각각의 점은 x좌표 상에서 순서대로 존재하며, 동일한 x좌표나 동일한 y좌표를 갖지 않는다. 이 세점을 연결하면 도 3b의 점선과 같은 모양이 된다. 다만 이 경우 가장 x좌표값이 큰 n의 y좌표값이 n-2와 n-1의 y좌표값 사이에 들어와 있지 않으므로 최대 출력점을 추종할 수 없다. 따라서 n-2의 점을 버리고, n보다 x좌표값이 더 큰 또 하나의 점을 구한다. 새로 구해진 점이 추가되어 도 3c와 같은 형태가 되었다. Arbitrary three points are taken as in FIG. 3A. These are denoted as n-2, n-1 and n, respectively. Each point exists in order on the x-coordinate and does not have the same x-coordinate or y-coordinate. When these three points are connected, it becomes a shape like the dotted line of FIG. 3B. In this case, however, the maximum output point cannot be followed because the y coordinate value of n having the largest x coordinate value does not fall between n-2 and n-1 y coordinate values. Therefore, we discard the point of n-2 and find another point whose x coordinate value is larger than n. The newly obtained point is added to form the same as in FIG. 3C.
도 3c에서도 x좌표선상을 따라 가장 작은 값부터 n-2, n-1, n이라 표시한다. 이 경우 세 개의 점을 연결하면 도 3d의 점선과 같은 2차 곡선의 형태가 된다. 다만 이 경우에는 아래로 볼록한 2차 곡선이 되므로, 여기서도 최대 출력점을 추종할 수 없다. 따라서 도 3e에서의 점선과 같이 위로 볼록한 곡선을 만들어야 하는데, 이 경우 다시 도 3c에서의 n-2의 점을 버리고, 다시 n보다 x좌표값이 더 큰 점을 선택한다. 이제 또 다시 세 개의 점이 설정되었고, 이를 도 3f에 도시하였다. 도 3f에 도시된 점을 다시 n-2, n-1, n으로 표시하였다. 이 경우 세 점을 연결한 곡선은 도 3g에서와 같이 위로 볼록한 형태가 된다. 또한 가장 큰 x좌표값을 가진 n의 y좌표값은 나머지 두 개의 점인 n-2의 y좌표값과 n-1의 y좌표값의 사이에 존재한다. Also in FIG. 3C, n-2, n-1, and n are denoted by the smallest value along the x coordinate line. In this case, when three points are connected, a quadratic curve like a dotted line in FIG. 3d is obtained. In this case, however, the second curve becomes convex downward, so the maximum output point cannot be followed here. Therefore, a convex upward curve should be made as in the dotted line in FIG. 3E. In this case, the point of n-2 in FIG. Now again three points have been set, which are shown in FIG. 3f. The points shown in FIG. 3f are again represented by n-2, n-1, n. In this case, the curve connecting the three points becomes convex upward as shown in FIG. 3G. Also, the y-coordinate of n, which has the largest x-coordinate, exists between the y-coordinate of n-2 and the y-coordinate of n-1.
이렇게 세 점을 연결한 2차 곡선이 위로 볼록한 형태가 되며, 가장 큰 x좌표값을 가진 n의 y좌표값은 나머지 두 개의 점인 n-2의 y좌표값과 n-1의 y좌표값의 사이에 존재하면, 그 2차 곡선의 꼭지점, 즉 최대점을 최대 출력점으로 추종한다.The quadratic curve connecting these three points becomes convex, and the y-coordinate of n with the largest x-coordinate is between the y-coordinate of n-2 and the y-coordinate of n-1. If present, the vertex of the quadratic curve, ie, the maximum point, is followed by the maximum output point.
도 3g에서와 같이 구하고자 하는 최대 출력점(실선)과 도 3a 내지 도 3g의 과정을 거쳐 추종된 최대 출력점이 일치하게 된다.As shown in FIG. 3G, the maximum output point (solid line) to be obtained coincides with the maximum output point followed through the process of FIGS. 3A to 3G.
도 3a 내지 도 3g의 설명은 x좌표가 커짐에 따라 y좌표 값이 커지는 양의 기울기를 가진 경우를 상정하여 설명하였지만, 반대로 음의 기울기를 갖는 경우에도 같은 방법으로 최대 출력점이 추종되며, 구체적으로는 점이 좌측, 즉 x좌표값이 작아지는 쪽으로 이동하면서 최대 출력점이 추종될 것이다.The description of FIGS. 3A to 3G is based on the assumption that the value of the y-coordinate increases as the x-coordinate increases, but the maximum output point is followed in the same manner in the case of having a negative slope. The maximum output point will be followed as the point moves to the left, i.e., to the smaller side of the x-coordinate.
도 4a 내지 도 4d는 세 점을 선택하고 그 유효성을 판단하는 과정을 나타내는 도면이다. 여기서 실선은 최종적으로 구하고자 하는 2차 곡선의 형태를 나타낸다.4A to 4D are diagrams illustrating a process of selecting three points and determining their validity. Here, the solid line represents the shape of the quadratic curve to be finally obtained.
우선 4a와 같이 세 점이 선택된 이후, 급격한 일사량 변화시 도 4b와 같이 변한다면 도 4a와 도 4b는 점선으로 표시된 곡선의 형태에 있어서 크게 차이가 없기 때문에 세 점은 유효한 점으로 인정한다. First, after three points are selected as shown in 4a, and if the amount of sudden insolation changes as shown in FIG. 4b, the three points are regarded as valid points since there is no significant difference in the shape of the curve indicated by the dotted lines.
반면 도 4c와 같이 세 점이 선택된 이후, 급격한 일사량 변화시 도 4d와 같이 급격한 차이가 생기는 경우, 즉 도 4d에서와 같이 가운데 위치한 점의 전력이 크게 상승하거나 하는 경우에는 나머지 두 점이 새로운 출력 곡선과 다를 가능성이 크므로 유효성이 없는 것으로 간주하여 새로운 세 점을 선택한다.On the other hand, after three points are selected as shown in FIG. 4C, when a sudden change in insolation occurs, a sharp difference occurs as shown in FIG. 4D, that is, when the power of the center point as shown in FIG. 4D increases significantly, the other two points are different from the new output curve. Since there is a high likelihood, three new points are selected, which are considered invalid.
이와 같은 과정을 통해 가장 유효한 세 점을 선택하고 도 2a에서 설명한 흐름에 따라 최대 출력점을 추종한다.Through this process, the three most effective points are selected and the maximum output point is followed according to the flow described in FIG. 2A.
도 5a 및 도 5b, 그리고 도 6a 및 도 6b는 기존 방법에 비해 본 발명이 갖는 기술적 효과를 나타내는 그래프이다.5A and 5B, and FIGS. 6A and 6B are graphs showing technical effects of the present invention compared to the existing method.
우선 도 5a는 기존의 인크리멘탈 컨덕턴스 방법과 도 5b는 본 발명에 따른 세 점 근사법을 이용한 최대 출력점 추종 방법에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 각각의 그래프는 위에서 아래로 태양전지의 전압, 태양전지의 전류, 태양전지의 전력을 나타낸다.First, FIG. 5A shows a conventional incremental conductance method and FIG. 5B shows a simulation result according to the maximum output point tracking method using the three point approximation method according to the present invention. Each graph shows the solar cell voltage, solar cell current, and solar cell power from top to bottom.
도 5a와 같이 기존의 방법에서는 최대 출력점이 위아래로 진동하면서 추종됨을 보여준다. 반면 본 발명에 따르면 도 5b에서와 같이 최대 출력점이 완전하게 한 점으로 수렴하면서 진동이 사라짐을 볼 수 있다. 따라서 제어가 안정화될 수 있다.In the conventional method as shown in Figure 5a shows that the maximum output point is followed by vibrating up and down. On the other hand, according to the present invention, as shown in FIG. 5B, the maximum output point converges to one point, and the vibration disappears. Thus control can be stabilized.
도 6a 및 도 6b 역시 기존의 인크리멘탈 컨덕턴스 방법과 도 5b는 본 발명에 따른 세 점 근사법을 이용한 최대 출력점 추종 방법에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 이는 0.5초가 경과한 시점에서 일사량이 1000에서 300으로 급격하게 감소하였다가 0.2초 후인 0.7초에 일사량이 원 상태로 회복된 경우를 보여준다. 마찬가지로 각각의 그래프는 위에서 아래로 태양전지의 전압, 태양전지의 전류, 태양전지의 전력을 나타낸다.6A and 6B also show a conventional incremental conductance method and FIG. 5B shows simulation results according to the maximum output point tracking method using the three point approximation method according to the present invention. This shows a case where the amount of insolation suddenly decreased from 1000 to 300 at 0.5 seconds and then the amount of insolation returned to its original state at 0.7 seconds, which is 0.2 seconds later. Similarly, each graph shows the solar cell voltage, solar cell current, and solar cell power from top to bottom.
기존의 방법에 의하면 도 6a에 도시된 바와 같이 일사량이 급격히 변하는 구간에서 불안정하게 최대 출력점을 찾아가는 것을 볼 수 있다. 하지만 본 발명에 따르면 도 6b에 도시된 바와 같이 진동도 없을 뿐만 아니라 최대 출력점을 추종하는 시간도 매우 빠름을 알 수 있다.According to the existing method, as shown in FIG. 6A, it can be seen that the maximum output point is unstable in an area in which the amount of insolation rapidly changes. However, according to the present invention, as shown in FIG. 6B, there is no vibration as well as the time for following the maximum output point is very fast.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 출력점 추종 방법에 의하면 최대 출력점 추종의 정확도를 향상시킴과 아울러 최대 출력점 근처에서의 지속적인 진동을 제거할 수 있는 효과를 갖게 된다.As described above, according to the maximum output point tracking method according to an embodiment of the present invention, the accuracy of the maximum output point tracking is improved and the continuous vibration near the maximum output point can be removed.
상기한 바에서, 다양한 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
In the foregoing description, each component and / or function described in various embodiments may be implemented in combination with each other, and those skilled in the art may recognize the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope.
Claims (8)
상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값과 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값을 비교하는 제2 단계;
상기 비교 결과에 따라서 상기 세 점 중 가장 작은 x좌표값을 갖는 점(P1)보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점(P0)을 선택하거나, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점(P4)을 선택하는 제3 단계; 및
상기 제 3단계에서 선택된 점의 y좌표 값이 가장 인접한 두 개 점의 y좌표값 사이에 위치하는 경우, 상기 선택된 점 및 가장 인접한 두 개의 점 중 x축 상에서 중앙에 위치한 점을 최대 출력점으로 추종하는 제4 단계;를 포함하는 최대 출력점 추종 방법.A first step of determining any three different points on the coordinates;
A second step of comparing the y coordinate value of the point P3 having the largest x coordinate value among the three points with the y coordinate value of the point P2 having the second largest x coordinate value;
According to the comparison result, a random point P0 having a smaller x coordinate value is selected than a point P1 having the smallest x coordinate value among the three points, or a point having the largest x coordinate value among the three points. A third step of selecting an arbitrary point P4 having an x coordinate value greater than (P3); And
If the y-coordinate value of the point selected in the third step is located between the y-coordinate values of the two nearest points, the point located at the center on the x-axis among the selected point and the two closest points is followed as the maximum output point. And a fourth step of performing a maximum output point tracking method.
상기 제3 단계는,
상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값이, 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값보다 작은 경우에는 상기 세 점 중 가장 작은 x좌표값을 갖는 점(P1)보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점(P0)을 선택하고,
상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)의 y좌표값이, 두 번째로 큰 x좌표값을 갖는 점(P2)의 y좌표값보다 큰 경우에는, 상기 세 점 중 가장 큰 x좌표값을 갖는 점(P3)보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점(P4)을 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
In the third step,
If the y coordinate value of the point P3 having the largest x coordinate value among the three points is smaller than the y coordinate value of the point P2 having the second largest x coordinate value, the smallest x coordinate of the three points Select any point P0 with an x-coordinate smaller than the point P1 with the value,
If the y-coordinate value of the point P3 having the largest x-coordinate value among the three points is larger than the y-coordinate value of the point P2 having the second largest x-coordinate value, x is the largest x of the three points. A maximum output point tracking method, characterized in that it selects an arbitrary point P4 having a larger x coordinate value than a point P3 having a coordinate value.
상기 제 3단계는,
상기 제 2단계에서의 비교 결과, 동일한 x좌표값을 가진 점이 둘 이상 있는 경우, 세 점 중 가장 작은 x좌표 값보다 더 작은 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
In the third step,
As a result of the comparison in the second step, when there are two or more points having the same x-coordinate value, the maximum output point is selected by selecting an arbitrary point having a smaller x-coordinate value than the smallest x-coordinate value among the three points. Following way.
상기 제 3단계는,
상기 제 2단계에서의 비교 결과, 동일한 y좌표값을 가진 점이 둘 이상 있는 경우, 세 점 중 가장 큰 x좌표 값을 갖는 점보다 더 큰 x좌표값을 갖는 임의의 점을 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
In the third step,
As a result of the comparison in the second step, when there are two or more points having the same y coordinate value, an arbitrary point having a larger x coordinate value is selected than the point having the largest x coordinate value among the three points. Maximum output point tracking method.
상기 제4 단계에서 상기 제 3단계에서 선택된 점의 y좌표 값이 가장 인접한 두 개 점의 y좌표값 사이에 위치하지 않는 경우에는, 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
In the fourth step, if the y-coordinate value of the point selected in the third step is not located between the y-coordinate values of the two nearest points, the second step and the third step is performed again. Maximum output point tracking method.
상기 x축은 전압을 나타내며, 상기 y축은 전력을 나타내는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
And the x-axis represents voltage and the y-axis represents power.
상기 제1 단계는,
상기 결정된 서로 다른 임의의 세 점이 유효한지 여부를 판단하는 유효성 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.The method of claim 1,
In the first step,
And a validity judgment step of determining whether the determined random three points are valid.
상기 제4 단계는,
상기 선택된 점 및 가장 인접한 두 개의 점을 연결한 선이 윗 방향으로 볼록한 곡선이 되는 경우에만, 상기 x축 상에서 중앙에 위치한 점을 최대 출력점으로 추종하는 것을 특징으로 하는 최대 출력점 추종 방법.
The method of claim 1,
In the fourth step,
And a point centrally located on the x-axis as a maximum output point only when the line connecting the selected point and the two nearest points becomes a convex upward curve.
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