KR20140022169A - 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법 - Google Patents

태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

태양전지 파라미터 추적 장치는 측정된 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출하고, 스캔방향을 결정한다. 그런 다음, 해당 장치는 스캔방향에 따라, 전압의 값을 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 태양전지 모듈의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적한다. 시작전압은 개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 구할 수 있다. 전압변화량(ΔV)은 개방전압(Voc)을 일정 상수(k)로 나누어 구할 수 있다. 비율변수(Ratio)는 0.85 내지 0.95 사이의 일정값을 가질 수 있다.
이에 따라, 태양전지 모듈의 출력 특성을 측정하는데 걸리는 시간을 절감하여 성능 평가에 필요한 전기적 파라미터를 빠른 시간 내에 확보할 수 있고, 그에 따라 측정작업의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법{Apparatus and method for tracking parameter of solar battery}
본 발명은 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 전기적 파라미터를 빠른 시간 내에, 정확히 추적할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(Diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되는 경우 전자-정공쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 이때 태양전지의 양단에 특정 시스템 등의 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산하고 그 생산된 전력을 부하로 공급할 수 있게 된다.
이와 같이 p-n 접합 다이오드를 구비하는 태양전지 구조를 태양전지 셀(Cell)이라 하며, 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 연결한 형태를 태양전지 모듈(Module)이라 한다.
이러한 태양전지의 모듈의 출력은 비선형적인 전압-전류 특성을 가지며, 온도 및 일사량에 따라 변화하는 비선형 모델로 구성된다.
전압-전류 트래이서(I-V tracer)는 태양전지 모듈의 성능 평가를 위해 사용되는 장치로서, 통상 가변저항 등의 부하를 구비하여 태양전지 모듈에 접속한 후 그 값을 변화시키는 방식으로, 태양전지 모듈의 출력 특성을 측정하여 전압-전류 특성곡선(I-V curve)과 같은 형태로 화면으로 제공한다.
그런데, 종래의 전압-전류 트래이서(I-V tracer)는 태양전지 모듈의 출력 특성을 점검하기 위하여, 기본적으로 동작 전구간에 걸쳐 전압-전류 특성곡선을 측정하여 성능 평가에 필요한 전기적 파라미터를 얻는 방식을 사용한다.
이러한 방식의 경우, 각 태양전지 모듈에 대한 성능 평가를 수행할 때마다 동작 전구간에 대한 전압-전류 특성곡선을 측정하여 출력 특성에 관한 파라미터를 얻어야 하므로, 측정 소요시간이 길고, 비효율적, 비경제적이라는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0415321호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 태양전지 모듈의 출력 특성을 측정하는데 걸리는 시간을 절감하여 성능 평가에 필요한 전기적 파라미터를 빠른 시간 내에 확보할 수 있도록 하고, 그에 따라 측정작업의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치는, 태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 파라미터를 추적하는 장치에 있어서, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출하는 기본 데이터 연산부; 스캔방향을 결정하는 스캔방향 설정부; 및 상기 스캔방향에 따라, 전압의 값을 상기 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 상기 태양전지 모듈의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적하는 파라미터 추적부를 포함한다.
상기 스캔방향 설정부는, 시작전압에서의 제1 전력을 측정하고, 시작전압을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압에서의 제2 전력을 측정한 후, 제1 전력 및 제2 전력을 비교하여 스캔방향을 결정할 수 있다.
상기 스캔방향 설정부는, 제2 전력이 제1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 마이너스(-)로 설정하고, 제2 전력이 제1 전력보다 작으면, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정할 수 있다.
상기 파라미터 추적부는, 시작전압으로부터 스캔방향에 따라 전압변화량(ΔV)만큼 변화하는 각 모듈전압에서의 전력을 측정하는 방식으로 최적 출력점을 추적하여 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp) 및 최적전류(Impp)를 획득하되, 측정 전력이 일정 횟수 이상 감소하면 스캔동작을 종료할 수 있다.
상기 기본 데이터 연산부는, 개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 시작전압을 구하고, 개방전압(Voc)을 일정 상수(k)로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구할 수 있다.
상기 기본 데이터 연산부는, 시작전압을 Vb라고 할 때, 개방전압(Voc), 비율변수(Ratio)에 대하여, 'Vb = Voc * Ratio'의 수학식을 만족시키는 시작전압을 구할 수 있다.
상기 기본 데이터 연산부는, 상기 파라미터 추적부가 최적 출력점의 추적을 완료한 후 최적전압(Vmpp)과 개방전압(Voc)을 제공하면, 개방전압(Voc)에 대한 최적전압(Vmpp)의 비에 의해 현재 비율값을 구하여, 시작전압의 산출에 필요한 비율변수(Ratio)의 값을 현재 비율값으로 갱신할 수 있다.
상기 기본 데이터 연산부는, 상기 현재 비율값이 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 비교하여 일정 비율 이상 차이가 나는 경우, 상기 비율변수(Ratio)의 값을 디폴트값으로 갱신할 수 있다.
상기 비율변수(Ratio)는 0.85 내지 0.95 사이의 일정한 디폴트값을 가질 수 있다.
상기 비율변수(Ratio)는 개방전압(Voc), 기 추적된 최적전압(Vmpp)에 대하여, 'Ratio = Vmpp/Voc * α'의 수학식을 만족할 수 있다. 여기서, α는 1.01 내지 1.20 사이의 일정값을 가질 수 있다.
상기 파라미터 추적부는, 최적 출력점의 추적이 완료되면, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정하여, 상기 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax)과, 상기 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(Fill Factor, 이하 FF라 함)를 산출할 수 있다.
상기 파라미터 추적부는, 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp), 최적전류(Impp) 및 곡선인자(FF)를 포함하는, 시간적으로 동기화된 파라미터 값들을 얻을 수 있다.
태양전지 파라미터 추적 방법은, 태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 파라미터를 추적하는 방법에 있어서, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc)을 측정하는 단계; 상기 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출하는 단계; 스캔방향을 결정하는 단계; 및 상기 스캔방향에 따라, 전압의 값을 상기 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 상기 태양전지 모듈의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 상기 태양전지 모듈로부터 출력되는 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적하는 단계를 포함한다.
상기 스캔방향의 결정 단계는, 시작전압에서의 제1 전력을 측정하는 단계; 시작전압을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압에서의 제2 전력을 측정하는 단계; 및 제1 전력 및 제2 전력을 비교하여 스캔방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스캔방향 결정 단계에서, 제2 전력이 제1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 마이너스(-)로 설정하고, 제2 전력이 제1 전력보다 작으면, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정할 수 있다.
상기 스캔동작의 수행 단계는, 시작전압을 모듈전압에 저장하고, 카운터변수를 초기화하는 초기화 단계; 모듈전압에서의 제3 전력을 측정하여 전력 기존값으로 저장하고, 전력 기존값을 최대전력으로 가정하는 제1 측정 단계; 스캔방향에 따라 모듈전압을 전압변화량(ΔV)만큼 증감하여 변화시키고, 변화된 모듈전압에서의 제4 전력을 측정하여 전력 현재값으로 저장하는 제2 측정 단계; 전력 현재값을 기 설정된 최대전력과 비교하는 제1 비교 단계; 상기 제1 비교 결과, 전력 현재값이 기 설정된 최대전력보다 크면, 최대전력을 갱신하여 전력 현재값을 최대전력으로 설정하는 제1 갱신 단계; 전력 현재값과 전력 기존값을 비교하는 제2 비교 단계; 상기 제2 비교 결과, 전력 현재값이 전력 기존값보다 크면, 카운터변수를 초기화하고, 전력 기존값을 제4 전력으로 갱신하는 제2 갱신 단계; 및 상기 제2 비교 결과, 전력 현재값이 전력 기존값보다 작으면, 카운터변수를 1만큼 증가시키고, 피드백하여 상기 제2 측정 단계, 상기 제1 비교 단계, 상기 제1 갱신 단계, 상기 제2 비교 단계를 반복하되, 카운터변수가 일정값 이상이 되면, 스캔동작을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시작전압과 전압변화량(ΔV)의 산출 단계에서, 개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 시작전압을 구하고, 개방전압(Voc)을 일정 상수로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구할 수 있다.
상기 비율변수(Ratio)의 값은 디폴트값으로 지정되거나, 개방전압(Voc)과 기 추적된 최적전압(Vmpp)의 비에 의해 결정될 수 있다.
상기 최적 출력점의 추적 단계가 완료되면, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정하는 단계; 및 상기 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 상기 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(FF)를 산출하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법에 따르면, 태양전지 모듈의 출력 특성을 측정하는데 걸리는 시간을 절감하여 성능 평가에 필요한 전기적 파라미터를 빠른 시간 내에 확보할 수 있고, 그에 따라 측정작업의 효율성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법에 따르면, 전압 축의 동작 전구간 중 최적 출력점이 위치할 확률이 높은 유효구간을 특정할 수 있는 신뢰성 있는 기준을 제공하여 빠른 시간 내에 정확한 최적 출력점을 추적할 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 태양전지 파라미터 추적 알고리즘의 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 나타난 제어부의 세부 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 방법의 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 적용되는 태양전지 파라미터 추적 알고리즘의 원리를 설명하기 위한 그래프로서, 예시적인 태양전지 모듈의 전압-전류 특성곡선을 간략하게 모델링한 것이다.
태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 기본적인 파라미터로는, 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 그리고, 최대전력(Pmax)을 나타내는 최적 출력점에서의 최적전압(Vmpp)과 최적전류(Impp), 태양전지 모듈의 특성값인 곡선인자(FF)가 있다.
이러한 전기적 파라미터들은 태양전지 모듈의 전압-전류 특성곡선(V-I curve)을 통해 얻어질 수 있다.
전압-전류 특성의 측정에 있어서는, 예컨대, 가변저항으로 구성된 부하를 구비한 경우, 부하 저항값을 0 ~ ∞의 범위에서 동작시키고, 그때의 전압-전류 특성을 측정하여 도 1과 같이 그래프화함으로써 성능 평가를 행한다. 부하 저항값이 가장 작은 상태, 즉, 태양전지 모듈의 출력전압을 0V로 했을 때의 출력전류가 단락전류(Isc)가 된다. 부하 저항값이 가장 큰 상태, 즉, 태양전지 모듈의 출력전류를 0A로 했을 때의 출력전압이 개방전압(Voc)이 된다.
또한, 시간변화에 의한 출력전압과 출력전류의 곱에서 전압-전력 특성을 측정할 수 있다. 전압-전력 특성이 측정되면, 전압-전력 특성곡선(V-P curve) 상에서 태양전지 모듈로부터 출력되는 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 파악하여, 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp) 및 최적전류(Impp)를 얻을 수 있다.
스케일을 비롯하여 구체적인 수치나 형태 등에 있어 약간씩 차이가 있지만, 태양전지 모듈의 전압-전력 특성곡선은 공통적으로 도 1에 도시된 것처럼, 전압 축의 원점으로부터 전력값이 점차 상승하여 최적 출력점의 최적전압(Vmpp)에서 최대값을 기록한 후 급속히 감소되어 개방전압(Voc)에서의 0의 값까지 도달하는, 비선형 그래프이다.
이와 같이, 태양전지 모듈의 전압-전력 특성곡선이 규격이나 종류에 무관한 공통적인 특성을 가짐에도 불구하고, 동작 전구간에 대하여 측정작업을 행하게 되면, 측정 소요시간이 불필요하게 길어져 효율성 및 경제성이 떨어지게 된다.
이러한 문제 인식에 기인하여, 본 발명의 실시예에서는, 동작 전구간에 대하여 원점에서부터 순차적으로 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하는 대신, 유효구간만을 특정하여 스캔동작을 수행한다.
아울러, 본 발명의 실시예에서는, 기본적 파라미터를 빠른 시간 내에, 정확히 추적할 수 있도록, 일정 기준에 의해 전력이 최대가 되는 최적 출력점이 존재할 확률이 높은 구간을 우선하여 스캔동작을 시작한다.
경험치에 의하면, 개방전압(Voc)에 대한 최적전압(Vmpp)의 비, 즉, 'Vmpp/Voc'는 대략 0.75 내지 0.85 사이이다. 본 발명의 실시예는 일반화된 전압-전력 특성곡선의 형태와, 'Vmpp/Voc'의 값을 감안하여 스캔 시작점을 설정한다. 즉, 전압의 값을 0부터 순차적으로 증가시켜 가며 전압-전력 특성을 측정하는 대신, 개방전압(Voc)를 근거로 최적전압(Vmpp)의 대략적인 위치를 예측하고, 예측된 위치 부근의 전압-전력 특성을 일정 방향으로, 단계별로 측정함으로써, 최대한 빠른 시간 내에 정확한 최적 출력점이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 스캔동작을 시작하기 위한 시작전압을 Vb, 시작전압을 산출하기 위한 비율변수를 Ratio라고 할 때, 시작전압 Vb는 수학식 1을 만족한다.
Figure pat00001
시작전압 Vb에 곱해지는 비율변수(Ratio)는 일정한 디폴트값이거나, 기 추적결과를 반영하여 다음 추적 시에 'Vmpp/Voc' 부근의 전압구간을 지정하기 위한 값일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치는, 파라미터 추적 알고리즘을 수행하여 태양전지 모듈(110)의 전기적 파라미터를 추적하기 위한 제어부(100)를 포함한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예는 실시형태에 따라, 태양전지 모듈(110) 및 제어부(100)에 접속되는 부하(130), 태양전지 모듈(110)의 출력을 측정하기 위한 측정부(120), 제어부(100)의 추적결과를 화면으로 나타내기 위한 표시부(140), 사용자로부터의 입력에 따라 각종 작동명령을 생성하여 제어부(100)로 전달하기 위한 스위치 등으로 구성된 입력부(150), 제어부(100)를 통해 제공되는 측정부(120)의 측정치나 파라미터 추적결과를 별도의 컴퓨터 장치 등으로 전송하기 위한 통신부(160)를 선택적으로 포함할 수 있다.
부하(130)는 피측정 대상인 태양전지 모듈(110)에 접속되어, 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가변저항을 사용하여 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 측정부(120)는 태양전지 모듈(110)에 접속되는 전압-전류 센서(121), 온도 센서(122), 일사량 센서(123)를 이용해, 태양전지 모듈(110)의 전압 및 전류 특성, 태양전지 모듈(110)의 온도, 태양전지 모듈(110)에 조사되는 일사량을 각각 검출한다.
센서들(121, 122, 123)에서 검출된 아날로그 신호는 ADC(Analog/Digital Converter, 124)를 통해 디지털 형태의 검출 데이터로 변환되어 제어부(100)로 전달된다.
제어부(100)는 태양전지 모듈(110)의 출력을 제어하기 위하여 부하(130)를 조절하며, 센서들(121, 122, 123)에서 검출되어 ADC(124)를 통해 입력되는 검출 데이터를 이용해, 본 발명에 따른 파라미터 추적 알고리즘을 수행하여 태양전지 모듈(110)의 출력 특성을 파악한다. 검출 데이터 및 파라미터 추적 알고리즘의 결과값은 통신부(160)를 통해 별도의 컴퓨터 장치 등으로 전달될 수 있다.
특히, 제어부(100)는 태양전지 모듈(110)의 출력 특성을 나타내는 파라미터를 추적하기 위하여, 전압-전류 센서(121)의 측정치를 이용해 태양전지 모듈(110)의 전압-전력 특성곡선을 측정하는 스캔동작을 수행하되, 도 1에서 설명한 파라미터 추적 알고리즘을 적용하여 시작전압을 결정하고, 그로부터 스캔을 진행하여 정확한 최적 출력점을 최단 시간 내에 추적한다.
예컨대, 종래, 태양전지 파라미터 추적 장치가 4채널로 구성되어 주어진 일정 스캔주기 내에 4개의 태양전지 모듈의 파라미터를 시분할로 추적하여 얻는 구성이었다면, 본 발명에서는 1개 태양전지 모듈의 파라미터 추적에 걸리는 시분할 주기를 현저히 단축하여, 동일 스캔주기 동안 훨씬 많은 개수(예컨대, 10채널)의 태양전지 모듈에 대하여 파라미터 추적을 완료할 수 있을 것이다.
도 3은 도 2에 나타난 제어부의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(100)는 기본 데이터 연산부(101), 스캔방향 설정부(102) 및 파라미터 추적부(103)를 포함한다.
기본 데이터 연산부(101)는 태양전지 모듈(110)의 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출한다.
구체적으로, 기본 데이터 연산부(101)는 개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 스캔동작을 시작하기 위한 시작전압을 구하고, 개방전압(Voc)을 일정 상수(예컨대, 250)로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구할 수 있다.
전압변화량(ΔV)을 구하기 위하여 개방전압(Voc)을 나누는 제수는, 태양전지 모듈(110)의 규격이나 종류, 정격출력 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 시작전압을 Vb라고 할 때, 기본 데이터 연산부(101)는 개방전압(Voc), 비율변수(Ratio)에 대하여, 수학식 2를 만족시키는 시작전압을 구한다. 전압변화량(ΔV)은 수학식 2와 같이 정의된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, Vb는 시작전압, Voc는 개방전압, Ratio는 비율변수, ΔV는 전압변화량, k는 스캔단위를 지정하기 위한 일정 상수이다.
일 실시예에서, 최초 추적인 경우, 비율변수(Ratio)는 0.85 내지 0.95 사이의 일정한 디폴트값을 가질 수 있다. 이러한 경우, 시작전압은 개방전압(Voc)의 85% 내지 95%에 해당하는 값이다.
1회 이상 추적이 이루어져 기 추적된 최적 출력점의 파라미터 값들이 저장되어 있는 경우, 비율변수(Ratio)는 개방전압(Voc), 기 추적된 최적전압(Vmpp)에 대하여, 수학식 3을 만족할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, α는 1.01 내지 1.20 사이의 일정값을 가질 수 있다.
비율변수(Ratio)의 설정 방식을 설명하면 다음과 같다.
도 1을 다시 참조하면, 전압-전력 특성곡선은 최적전압(Vmpp)보다 낮은 전압에서 기울기 a를 가지고, 최적전압(Vmpp)보다 높은 전압에서 기울기 b를 가진다. 'b > a'이므로, 최적전압(Vmpp)보다 높은 전압 측에서 'ΔP/ΔV'가 크고, 전압이 조금만 변화해도 전력 변화가 커지게 된다. 즉, 기울기 b 부분의 경우, 'ΔP/ΔV'가 상대적으로 커서 제어가 쉽고, 노이즈에 따른 오동작을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
그러므로, 최적전압(Vmpp)보다 낮은 전압 측에서 스캔을 시작하는 것보다, 최적전압(Vmpp)보다 높은 쪽에서부터 스캔을 시작하는 것이 효율적이다.
이러한 측면에서, 일 실시예는, 'Vmpp/Voc'에 1보다 약간 큰 값의 일정 승수(α, 예컨대, 1.05)를 곱하여 이 연산값(예컨대, Vmpp/Voc *1.05)을 비율변수(Ratio)에 대입함으로써, 가능한 최적전압(Vmpp)보다 큰 전압 측으로부터 스캔동작이 시작될 수 있도록 한다.
비율변수(Ratio)의 설정 시, 'Vmpp/Voc'에 곱해지는 승수(α)는 1.01 내지 1.20 사이의 일정값일 수 있다. 또한, 시작전압은 개방전압(Voc)의 85% 내지 95%에 해당하는 값일 수 있다. 비율변수(Ratio)는 0.85 내지 0.95 사이의 일정값을 가질 수 있다. 비율변수(Ratio)의 디폴트값 역시, 0.85 내지 0.95 사이의 일정값으로 지정될 수 있다.
이와 같이, 기본 데이터 연산부(101)는 시작전압을 결정하는 비율변수(Ratio)의 값을 일정한 디폴트값으로 지정하거나(예컨대, 최초 추적 시), 개방전압(Voc)과 기 추적된 최적전압(Vmpp)의 비, 즉, 'Vmpp/Voc'에 의해 결정할 수 있다(예컨대, 2회 추적부터).
일 실시예에서, 파라미터 추적부(103)가 최적 출력점의 추적을 완료한 후 최적전압(Vmpp)과 개방전압(Voc)을 제공하면, 기본 데이터 연산부(101)는 제공된 개방전압(Voc)에 대한 최적전압(Vmpp)의 비(Vmpp/Voc)에 의해 현재 비율값(예컨대, Vmpp/Voc * 1.05)을 구하여, 시작전압의 산출에 필요한 비율변수(Ratio)의 값을 현재 비율값으로 갱신할 수 있다.
만약, 계산된 현재 비율값이 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 비교하여 일정 비율(예컨대, 3%) 이상 차이가 나면, 기본 데이터 연산부(101)가 오동작으로 판단하여 비율변수(Ratio)의 값을 디폴트값(예컨대, 0.89)으로 갱신할 수 있다.
스캔방향 설정부(102)는 스캔방향을 결정한다.
파라미터 추적부(103)는 스캔방향 설정부(102)가 결정한 스캔방향에 따라, 전압의 값을 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 태양전지 모듈(110)의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적한다.
구체적으로, 스캔방향 설정부(102)는 시작전압에서의 P1 전력을 측정하고, 시작전압을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압에서의 P2 전력을 측정한 후, P1 전력 및 P2 전력을 비교하여 스캔방향을 결정할 수 있다.
이때, P2 전력이 P1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 마이너스(-)로 설정하는 것이 바람직하다. P2 전력이 P1 전력보다 작으면, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정하는 것이 바람직하다.
즉, P2 전력이 P1 전력 이상이면, 시작전압이 최적전압(Vmpp)보다 높은 것으로 판단하여 최적 출력점을 추적하기 위하여 (-) 방향으로 전압을 가변하는 것이다. 반대의 경우에는, 시작전압이 최적전압(Vmpp)보다 낮은 것으로 보아 (+) 방향으로 전압을 변화시킨다.
파라미터 추적부(103)는 기본 데이터 연산부(101)에서 산출한 시작전압으로부터, 스캔방향 설정부(102)가 결정한 스캔방향에 따라, 전압변화량(ΔV)만큼 변화하는 각 모듈전압에서의 전력을 측정하는 방식으로, 태양전지 모듈(110)의 최적 출력점을 추적하여 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp) 및 최적전류(Impp)를 획득한다.
추적 시에, 전압 변화에 따른 측정 전력이 일정 횟수(예컨대, 5회) 이상 감소하면, 최적 출력점을 지난 것으로 판단하여 스캔동작을 종료한다.
파라미터 추적부(103)는 최적 출력점의 추적이 완료되면, 태양전지 모듈(110)의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정하여, 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax)과, 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(FF)를 산출한다.
이로써, 파라미터 추적부(103)는 필요한 전기적 파라미터인, 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp), 최적전류(Impp) 및 곡선인자(FF)의 측정을 완료하게 된다.
한편, 개방전압(Voc), 단락전류(Isc)의 측정은 파라미터 추적을 위한 스캔동작이 수행되는 시간에 비하여 상대적으로 매우 짧은 시간 안에 이루어진다. 따라서, 일 실시예의 파라미터 추적부(103)는 최적 출력점을 추적하기 위한 스캔동작을 모두 완료한 후에, 후속작업으로 개방전압(Voc), 단락전류(Isc)를 측정하여, 각 파라미터 값들을 획득하는 시간차를 최소화함으로써, 시간적으로 동기화된 파라미터 값들을 얻을 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 파라미터 추적 방법의 흐름도이다. 이해를 돕기 위하여, 도 1을 함께 참조하여 일 실시예를 설명한다.
제어부(100)는 먼저, 측정부(120)를 통해 피측정 대상인 태양전지 모듈(110)의 개방전압(Voc)을 측정한다(S110). 개방전압(Voc)은 태양전지 모듈(110)의 출력전류가 0일 때의 전압이다.
그런 다음, 제어부(100)는 측정된 개방전압(Voc)을 기초로, 스캔동작을 수행하기 위한 시작전압(Vb)과 전압변화량(ΔV)을 산출한다(S120). 시작전압(Vb)과 전압변화량(ΔV)은 전술한 수학식 2와 같이 정의된다.
S120은 동작 전구간 중, 스캔할 유효구간의 시작점인 시작전압(Vb)과, 스캔단위가 되는 전압변화량(ΔV)을 특정하기 위한 단계이다.
수학식 2에 따라, 제어부(100)는 S110에서 측정된 개방전압(Voc)을, 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 시작전압(Vb)을 구한다. 그리고, 제어부(100)는 개방전압(Voc)을 일정 상수(k, 예컨대, 250)로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구한다. 시작전압(Vb)은 스캔동작이 처음 시작되는 전압이고, 전압변화량(ΔV)은 스캔동작 시에 전압을 단계별로 증가 또는 감소시키기 위한 단위전압이다.
비율변수(Ratio)의 값은 디폴트값(예컨대, 0.89)이거나, 개방전압(Voc)과 기 추적된 최적전압(Vmpp)의 비(Vmpp/Voc)에 의해 계산되는 값일 수 있다(수학식 3 참조).
일 실시예에서, 최초 추적작업인 경우, 비율변수(Ratio)의 값은 디폴트값(예컨대, 0.89)이다.
기 추적된 최적전압(Vmpp)의 값이 있는 경우, 즉, 2회 이상의 추적작업인 경우에는, 제어부(100)가 이 최적전압(Vmpp)을 대입하여, 개방전압(Voc)에 대한 최적전압(Vmpp)의 비(Vmpp/Voc)에 일정 상수(α, 예컨대, 1.05)를 곱한 현재 비율값(예컨대, Vmpp/Voc * 1.05)을 계산하고, 이를 비율변수(Ratio)의 값으로 설정한다.
비율변수(Ratio)의 설정 시, 'Vmpp/Voc'에 곱해지는 승수는 1.01 내지 1.20 사이의 일정값일 수 있다. 이러한 경우, 최적전압(Vmpp)의 예상 위치보다 큰 전압구간으로부터 스캔동작을 시작할 수 있다. 이 전압구간은 'ΔP/ΔV'가 상대적으로 커서 제어가 용이하다는 장점이 있다.
이후, 제어부(100)는 S130 내지 S170의 단계를 통해 스캔방향(direction)을 결정한다.
일 실시예에서, 제어부(100)는 시작전압(Vb)에서의 P1 전력을 측정한 후(S130), 시작전압(Vb)을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압(Vb±ΔV)에서의 P2 전력을 측정한다(S140).
이어서, 제어부(100)는 측정된 P1 전력 및 P2 전력을 비교하여 스캔방향(direction)을 결정한다(S150 내지 S170).
시작전압(Vb), 전압변화량(ΔV), P1 전력, P2 전력, 스캔방향(direction)이 도 1에 예시되어 있다. 편의상, 스캔방향(direction)이 (-)이고, 시작전압과 비교하여 스캔방향(direction)을 설정하기 위한 다음전압이 'Vb-ΔV [V]'인 경우를 가정하였다.
구체적으로, 일 실시예에서, S150의 비교결과 P2 전력이 P1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향(direction)을 마이너스(-)로 설정한다(S160). 이에 따라, 스캔방향(direction)의 값은 '-1'이 된다. 도 1에 나타난 것처럼, 시작전압(Vb)이 최적전압(Vmpp)보다 높을 때, P2 전력이 P1 전력보다 큰 값을 가지므로, '(P2-P1) ≥ 0'을 만족한다.
반면, S150의 비교결과 P2 전력이 P1 전력보다 작은 경우라면, 최적전압(Vmpp)보다 낮은 시작전압(Vb)이 산출된 것으로 보아, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정한다(S170). 스캔방향(direction)의 값은 '+1'이 된다.
이후, 제어부(100)는 결정된 스캔방향(direction)에 따라, 전압의 값을 시작전압(Vb)으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 태양전지 모듈(110)의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 태양전지 모듈(110)로부터 출력되는 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적한다(S180 내지 S300).
스캔동작의 수행 단계(S180 내지 S300)를 도 1 및 도 5를 참조하여 구체적으로 예시하면 다음과 같다.
스캔동작을 시작하기 위한 초기작업으로, 제어부(100)는 스캔동작의 입력변수가 되는 모듈전압(Vscan)에 시작전압(Vb)을 대입하여, 시작전압(Vb)을 모듈전압(Vscan)의 초기값으로 저장하고, 카운터변수(power_count)를 0으로 초기화한다(S180). 카운터변수(power_count)는 측정 전력이 일정 횟수 이상 감소되는 경우 스캔동작을 종료하기 위하여, 전력감소가 측정된 횟수를 카운트하기 위한 값이다.
그런 다음, 제어부(100)는 모듈전압(Vscan)에서의 P3 전력을 측정하여 전력 기존값(Pn-1)로 저장하고, 이를 최적 출력점으로 가정하여 전력 기존값(Pn-1)을 최대전력(Pmax)으로 설정한다(S190). 전력 기존값(Pn-1)에서의 전류 및 전압 역시, 최적전류(Impp) 및 최적전압(Vmpp)으로 설정된다(S190).
이어서, 제어부(100)는 수학식 4를 적용하여, 스캔방향(direction)에 따라, 모듈전압(Vscan)을 전압변화량(ΔV)만큼 증감하여 변화시킨다(S210). 스캔방향(direction)의 값이 '-1'이면, 모듈전압(Vscan)이 전압변화량(ΔV)만큼 감소한다. 스캔방향(direction)의 값이 '+1'이면, 모듈전압(Vscan)이 전압변화량(ΔV)만큼 증가한다.
Figure pat00005
그리고, 제어부(100)는 변화된 모듈전압(Vscan)에서의 P4 전력을 측정하여 전력 현재값(Pn-1)으로 저장한다(S210).
수학식 4에서 알 수 있는 바와 같이, 모듈전압(Vscan)은 시작전압(Vb)으로부터 스캔방향(direction), 전압변화량(ΔV)에 따라 단계별로 증가 또는 감소되는 값이다.
계속해서, 제어부(100)는 저장된 전력 현재값(Pn)을 기 설정된 최대전력(Pmax)과 비교한다(S220).
S220의 비교 결과, 전력 현재값(Pn)이 기 설정된 최대전력(Pmax)보다 커서 'Pn ≥ Pmax'을 만족하면, 최적 출력점을 갱신하여 전력 현재값(Pn)을 최대전력(Pmax)으로 설정한다(S230). 이때, 전력 현재값(Pn)에서의 전압 및 전류 역시, 최적전압(Vmpp)및 최적전류(Impp)로 설정된다(S230).
이러한 방식으로, 제어부(100)는 가변되는 모듈전압(Vscan)에 따라 측정되는 전력값들 중 가장 큰 값을 최대전력(Pmax)으로 설정하여 정확한 최적 출력점을 추적할 수 있다.
S240 내지 S270은 측정 전력의 감소가 일정 횟수(예컨대, 5회) 반복되면 스캔동작을 종료하도록 하는 단계이다.
일단, 제어부(100)는 전력 현재값(Pn)과 전력 기존값(Pn-1)을 비교한다(S240).
S240의 비교 결과, 전력 현재값(Pn)이 전력 기존값(Pn-1)보다 크면, 제어부(100)가 카운터변수(power_count)를 0으로 초기화하고, 전력 기존값(Pn-1)을 P4 전력으로 갱신한 후(S250), S210으로 피드백한다.
S240의 비교 결과, 전력 현재값(Pn)이 전력 기존값(Pn-1)보다 작으면, 제어부(100)가 카운터변수(power_count)를 1만큼 증가시킨다(S260).
그런 다음, 제어부(100)는 카운터변수(power_count)의 값을 확인한다(S270). 카운터변수(power_count)가 일정값(예컨대, 5)보다 작으면, S210으로 피드백하여, S210의 측정 단계, S220의 비교 단계, S230의 갱신 단계, S240의 비교 단계를 반복한다.
S270의 확인결과, 카운터변수(power_count)가 일정값(예컨대, 5회) 이상이 되면(S270), 제어부(100)가 스캔동작을 종료한다(S280 내지 S300). 즉, 전력 현재값(Pn)이 전력 기존값(Pn-1)보다 작은 경우가 일정 횟수(예컨대, 5회) 이상 발생하면, 스캔동작이 멈추어 최적 출력점이 확정된다.
스캔동작이 완료되면, 제어부(100)는 태양전지 모듈(110)의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정한다(S280). 개방전압(Voc)은 태양전지 모듈(110)의 출력전류가 0일 때의 전압이고, 단락전류(Isc)는 태양전지 모듈(110)의 출력전압이 0일 때의 전류이다.
또한, 제어부(100)는 S180 내지 S270을 통해 기 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax)과, S280에서 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(FF)를 산출한다(S280). 곡선인자(FF)는 수학식 4와 같이 정의된다.
Figure pat00006
Pmax는 기 추적된 최대전력, Voc는 측정된 개방전압, Isc는 측정된 단락전류이다.
이와 같이, 상대적으로 긴 시간을 소요하는 S180 내지 S270의 단계를 통해 최적 출력점의 추적을 위한 스캔동작이 완료된 이후, S280에서 개방전압(Voc), 단락전류(Isc)의 현재값을 측정하고, 곡선인자(FF)를 산출함으로써, 전기적 파라미터 값들 간의 시간차를 최소화하여, 시간적으로 동기화된 파라미터 값들을 얻을 수 있다.
그런 다음, 제어부(100)는 다음 추적 시에 적용할 수 있도록, S180 내지 S270의 기 추적결과를 반영하여 비율변수(Ratio)의 값을 갱신한다(S290).
일 실시예에 따른 비율변수(Ratio)의 갱신 방식을 설명하면 다음과 같다.
만약, 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값이 디폴트값(예컨대, 0.89)이면, 즉, 최초 추적작업이 완료된 경우이면, 제어부(100)는 기 추적작업에서 얻어진 최적전압(Vmpp)과 개방전압(Voc)의 값을 대입한 현재 비율값(예컨대, Vmpp/Voc * 1.05)을 구하여, 이를 비율변수(Ratio)의 값으로 설정, 갱신한다.
기 설정된 비율변수(Ratio)의 값이, 디폴트값(예컨대, 0.89)이 아닌 다른 기존 비율값을 가지는 경우, 즉, 2회 이상 추적작업이 완료된 경우에는, 제어부(100)가 현재 비율값을 구하여 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 비교한다.
비교 결과, 구해진 현재 비율값이 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 일정 비율(예컨대, 3%)이상 차이가 나면, 제어부(100)는 오동작으로 인해 잘못된 스캔이 이루어진 것으로 보아 비율변수(Ratio)의 값을 디폴트값으로 변경, 재스캔을 실시하여 다시 현재 비율값을 얻는다.
만약, 비교 결과, 구해진 현재 비율값이 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 일정 비율(예컨대, 3%)이상 차이가 나지 않으면, 정상적인 스캔동작이 이루어진 것으로 보아 비율변수(Ratio)의 값을 구해진 현재 비율값으로 갱신한다.
이와 같은 과정을 통해, 최적 출력점의 최대전력(Pmax), 최적전류(Impp), 최적전압(Vmpp), 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 곡선인자(FF)의 측정이 모두 완료되어, 기 추적결과에 따른 각 파라미터 값들이 저장된다(S300).
본 발명에 따른 태양전지 파라미터 추적 장치 및 방법의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 제어부
101: 기본 데이터 연산부
102: 스캔방향 설정부
103: 파라미터 추적부
110: 태양전지 모듈
120: 측정부
130: 부하

Claims (19)

  1. 태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 파라미터를 추적하는 장치에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출하는 기본 데이터 연산부;
    스캔방향을 결정하는 스캔방향 설정부; 및
    상기 스캔방향에 따라, 전압의 값을 상기 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 상기 태양전지 모듈의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적하는 파라미터 추적부를 포함하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캔방향 설정부는,
    시작전압에서의 제1 전력을 측정하고,
    시작전압을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압에서의 제2 전력을 측정한 후,
    제1 전력 및 제2 전력을 비교하여 스캔방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캔방향 설정부는,
    제2 전력이 제1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 마이너스(-)로 설정하고,
    제2 전력이 제1 전력보다 작으면, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파라미터 추적부는,
    시작전압으로부터 스캔방향에 따라 전압변화량(ΔV)만큼 변화하는 각 모듈전압에서의 전력을 측정하는 방식으로 최적 출력점을 추적하여 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp) 및 최적전류(Impp)를 획득하되,
    측정 전력이 일정 횟수 이상 감소하면 스캔동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기본 데이터 연산부는,
    개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 시작전압을 구하고, 개방전압(Voc)을 일정 상수(k)로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기본 데이터 연산부는,
    시작전압을 Vb라고 할 때, 개방전압(Voc), 비율변수(Ratio)에 대하여,
    'Vb = Voc * Ratio'의 수학식을 만족시키는 시작전압을 구하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기본 데이터 연산부는,
    상기 파라미터 추적부가 최적 출력점의 추적을 완료한 후 최적전압(Vmpp)과 개방전압(Voc)을 제공하면, 개방전압(Voc)에 대한 최적전압(Vmpp)의 비에 의해 현재 비율값을 구하여, 시작전압의 산출에 필요한 비율변수(Ratio)의 값을 현재 비율값으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기본 데이터 연산부는,
    상기 현재 비율값이 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값과 비교하여 일정 비율 이상 차이가 나는 경우, 상기 비율변수(Ratio)의 값을 디폴트값으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 비율변수(Ratio)는 0.85 내지 0.95 사이의 일정한 디폴트값을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 비율변수(Ratio)는 개방전압(Voc), 기 추적된 최적전압(Vmpp)에 대하여,
    'Ratio = Vmpp/Voc * α'의 수학식을 만족하고,
    여기서, α는 1.01 내지 1.20 사이의 일정값을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 파라미터 추적부는,
    최적 출력점의 추적이 완료되면, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정하여, 상기 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax)과, 상기 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(Fill Factor)를 산출하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 파라미터 추적부는,
    개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 최적전압(Vmpp), 최적전류(Impp) 및 곡선인자(Fill Factor)를 포함하는, 시간적으로 동기화된 파라미터 값들을 얻는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 장치.
  13. 태양전지 모듈의 출력 특성을 나타내는 파라미터를 추적하는 방법에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc)을 측정하는 단계;
    상기 개방전압(Voc)을 기초로, 시작전압과 전압변화량(ΔV)을 산출하는 단계;
    스캔방향을 결정하는 단계; 및
    상기 스캔방향에 따라, 전압의 값을 상기 시작전압으로부터 전압변화량(ΔV) 단위로 가변하면서, 상기 태양전지 모듈의 전압-전력 특성을 측정하는 스캔동작을 수행하여, 상기 태양전지 모듈로부터 출력되는 전력이 최대가 되는 최적 출력점을 추적하는 단계를 포함하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스캔방향의 결정 단계는,
    시작전압에서의 제1 전력을 측정하는 단계;
    시작전압을 전압변화량(ΔV)만큼 변화시킨, 다음전압에서의 제2 전력을 측정하는 단계; 및
    제1 전력 및 제2 전력을 비교하여 스캔방향을 결정하는 단계를 포함하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스캔방향 결정 단계에서,
    제2 전력이 제1 전력 이상이면, 전압이 감소되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 마이너스(-)로 설정하고,
    제2 전력이 제1 전력보다 작으면, 전압이 증가되는 방향으로 스캔동작이 수행될 수 있도록 스캔방향을 플러스(+)로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 스캔동작의 수행 단계는,
    시작전압을 모듈전압에 저장하고, 카운터변수를 초기화하는 초기화 단계;
    모듈전압에서의 제3 전력을 측정하여 전력 기존값으로 저장하고, 전력 기존값을 최대전력으로 가정하는 제1 측정 단계;
    스캔방향에 따라 모듈전압을 전압변화량(ΔV)만큼 증감하여 변화시키고, 변화된 모듈전압에서의 제4 전력을 측정하여 전력 현재값으로 저장하는 제2 측정 단계;
    전력 현재값을 기 설정된 최대전력과 비교하는 제1 비교 단계;
    상기 제1 비교 결과, 전력 현재값이 기 설정된 최대전력보다 크면, 최대전력을 갱신하여 전력 현재값을 최대전력으로 설정하는 제1 갱신 단계;
    전력 현재값과 전력 기존값을 비교하는 제2 비교 단계;
    상기 제2 비교 결과, 전력 현재값이 전력 기존값보다 크면, 카운터변수를 초기화하고, 전력 기존값을 제4 전력으로 갱신하는 제2 갱신 단계; 및
    상기 제2 비교 결과, 전력 현재값이 전력 기존값보다 작으면, 카운터변수를 1만큼 증가시키고, 피드백하여 상기 제2 측정 단계, 상기 제1 비교 단계, 상기 제1 갱신 단계, 상기 제2 비교 단계를 반복하되, 카운터변수가 일정값 이상이 되면, 스캔동작을 종료하는 단계를 포함하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 시작전압과 전압변화량(ΔV)의 산출 단계에서,
    개방전압(Voc)을 기 설정된 비율변수(Ratio)의 값에 따라 일정 비율만큼 감소시켜 시작전압을 구하고, 개방전압(Voc)을 일정 상수로 나누어 전압변화량(ΔV)을 구하는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 비율변수(Ratio)의 값은 디폴트값으로 지정되거나, 개방전압(Voc)과 기 추적된 최적전압(Vmpp)의 비에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 최적 출력점의 추적 단계가 완료되면, 상기 태양전지 모듈의 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)를 측정하는 단계; 및
    상기 추적된 최적 출력점에서의 최대전력(Pmax), 상기 측정된 개방전압(Voc) 및 단락전류(Isc)에 의해 곡선인자(Fill Factor)를 산출하는 단계를 더 포함하는 태양전지 파라미터 추적 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190063471A (ko) * 2016-09-29 2019-06-07 토키태 엘엘씨 온도 제어 컨테이너 시스템을 포함하는 냉동 장치와 함께 사용하는 장치 및 방법
KR20200117294A (ko) * 2019-04-03 2020-10-14 박정언 태양전지 패널 관리 시스템 및 그의 동작 방법
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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