KR20150102766A - 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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KR20150102766A
KR20150102766A KR1020130120159A KR20130120159A KR20150102766A KR 20150102766 A KR20150102766 A KR 20150102766A KR 1020130120159 A KR1020130120159 A KR 1020130120159A KR 20130120159 A KR20130120159 A KR 20130120159A KR 20150102766 A KR20150102766 A KR 20150102766A
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이태원
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김영호
장진우
최봉연
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 실시예는 마스터 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 마스터 컨버터, 마스터 컨버터의 출력단 사이에 연결되고, 마스터 컨버터로부터 출력되는 펄스 형태의 직류 전력을 충전 및 방전하는 직류링크콘덴서, 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 직류링크콘덴서에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 인가하는 인버터, 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 슬레이브 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 슬레이브 컨버터, 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하고, 전력계통으로부터 위상을 검출하여, 전류 정보와 전력계통에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 마스터 컨버터 제어모듈 및 슬레이브 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 직류링크콘덴서에서 검출된 위상에 동기화시키기 위해 직류링크콘덴서의 전압으로부터 위상을 검출하고, 직류링크콘덴서에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 슬레이브 컨버터 제어모듈을 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치를 제공할 수 있다.

Description

하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법{Control device and Control method for Hybrid Photovoltaic cell}
본 발명은 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 광기전력효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 태양에너지 를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 전력를 공급할 수 있는 태양광 발전시스템은 반도체소자인 태양전지 모듈, 전력을 저장하는 축전지, 직류전기를 교류로 변환하는 인버터로 구성된다. 태양광 발전은 연료가 불필요하고 열적 공해와 환경오염이 없다는 장점이 있다. 또한, 소음공해, 방사능 위험, 폭발과 같은 위험이 없다. 더 나아가 태양광 발전의 운전 및 유지가 간편하고 무인화가 용이하다. 그러나 아직 발전단가가 높아 경제성이 약하고, 기상조건에 따라 발전량이 일정하지 않다는 단점이 있다. 또한, 한정된 일조시간(밤, 낮, 우천 시)으로 발전시간에 제한을 받을 수 있다.
태양전지 모듈 집적형 직류-교류 전력 변환 장치는 각각의 태양 전지 모듈의 출력 특성이 변동될 때도 전력계통의 품질 규정을 만족하면서 안정적인 전력을 전달할 수 있는 장점이 있다. 그러나 각각의 모듈이 직류-직류 전력 변환 장치 및 직류-교류 전력 변환 장치를 모두 집적하고 있기 때문에 모듈 전체의 가격이 상당히 높다. 따라서, 모듈의 가격당 효율이 현저히 떨어진다. 그리고 초기 설치 비용뿐만 아니라 태양광 발전 용량을 증설하는데도 초기 설치 비용에 맞먹는 비용이 소요된다.
최근에는 태양전지 모듈에 직류 전력 변환 장치를 집적시키고, 1 개의 직류-교류 전력 변환 장치를 교류 전력계통과 연계하는 방법이 시도되고 있다. 이와 같은 방법은 모든 태양전지 모듈에 각각의 직류-직류 전력 변환장치가 집적되어 있어 일부 모듈에 음영이 생겨 전류 값 또는 전압 값이 떨어지더라도 각각의 태양 전지 모듈은 최대 전력 점에서 동작할 수 있는 장점이 있었다. 그러나 부분 음영으로 출력이 너무 낮아지면 직렬단 전체의 전류가 낮아지고 그 결과 전체적인 출력 전압이 낮아지게 되는 단점이 있다.
또한, 각각의 모듈에서 직류 전압을 승압 또는 강압함에 따라 최대 전력 점을 추종하는 전압 범위가 제한될 수 있다. 직렬로 연결한다는 점과 태양전지 모듈에 직류-직류 전력 변환 장치만 집적되어 있다는 점 때문에 모듈의 가격이 저렴하여 대용량 발전이 용이하다는 장점은 있다. 그러나 직류로 전력을 전달하기 때문에 전력을 차단할 때 아크가 발생할 수 있다. 또한, 아크를 견딜 수 있는 차단기를 부가 해야 하는 단점이 있다. 또 병렬 구성일 경우와는 달리 직렬 구성이기 때문에 배선이 복잡하다.
대한민국 공개 특허 : 제 10-2008-0041310호
본 발명의 일 측면에 따르면, 대용량 발전이 가능한 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 직렬 연결 구조와는 달리 병렬 연결 구조로 이루어져 유지 보수가 용이하고, 직류 차단기를 설치할 필요가 없는 태양전지 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 발전 단가 및 설치 비용이 종래의 발전 시스템에 비해 현저히 낮은 태양전지 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 계통에 고장이 발생한 경우 시스템을 효율적으로 차단할 수 있는 태양전지 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 마스터 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 마스터 컨버터, 마스터 컨버터의 출력단 사이에 연결되고, 마스터 컨버터로부터 출력되는 펄스 형태의 직류 전력을 충전 및 방전하는 직류링크콘덴서, 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 직류링크콘덴서에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 인가하는 인버터, 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 슬레이브 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 슬레이브 컨버터, 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하고, 전력계통으로부터 위상을 검출하여, 전류 정보와 전력계통에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 마스터 컨버터 제어모듈 및 슬레이브 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 직류링크콘덴서에서 검출된 위상에 동기화시키기 위해 직류링크콘덴서의 전압으로부터 위상을 검출하고, 직류링크콘덴서에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 슬레이브 컨버터 제어모듈을 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 컨버터는 마스터 태양전지 모듈의 양 출력단 사이에 직렬로 연결된 마스터 변압기 자화 인덕턴스 및 마스터 컨버터 주스위치, 마스터 변압기 자화 인덕턴스의 양단에 입력단이 각각 연결된 마스터 고주파 변압기 및 마스터 고주파 변압기의 일 출력단에 일단이 연결된 마스터 출력 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 슬레이브 컨버터는 슬레이브 태양전지의 양 출력단 사이에 직렬로 연결된 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스 및 슬레이브 컨버터 주스위치, 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스의 양단에 입력단이 각각 연결된 슬레이브 고주파 변압기, 슬레이브 고주파 변압기의 일 출력단에 일단이 연결된 슬레이브 출력 다이오드 및 슬레이브 출력 다이오드의 타단과 슬레이브 고주파 변압기의 타 출력단 사이에 연결되며, 직류링크콘덴서의 전압을 측정하는 전압센서를 포함할 수 있다.
더 나아가, 슬레이브 컨버터 및 슬레이브 컨버터 제어모듈은 복수가 될 수 있고, 슬레이브 컨버터 제어모듈은 슬레이브 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 및 전류 정보를 통해서 최대 전력점을 추종하는 최대 전력점 추종 제어기, 최대 전력점 추종 제어기에서 출력되는 최대 전력점에 대한 전류 정보와 전류 정보를 제어하는 전류제어기, 슬레이브 컨버터로부터 직류링크콘덴서의 전압의 위상을 검출하는 직류링크콘덴서 위상 검출기, 위상 검출기에 의해서 검출된 위상을 정류파로 출력하는 정류파 테이블, 전류제어기에서 출력되는 전류와 정류파 테이블에서 출력되는 정류파를 곱하는 곱셈기 및 곰셈기로부터 출력되는 전류 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 신호 발생기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 마스터 컨버터 제어모듈이 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킨 후 슬레이브 컨버터 제어모듈이 직류링크콘덴서에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 슬레이브 컨버터 제어모듈은 직류링크콘덴서의 전압을 측정하고, 전압으로부터 위상을 검출하여 전력계통이 고장인지 여부와 상기 전압이 소정의 전압 이하인지 판단한 후, 상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는 시점에서 슬레이브 컨버터를 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하는 단계, 전력계통으로부터 위상을 검출하는 단계, 전류 정보와 전력계통에서 출력되는 위상정보를 기반으로 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계, 스위칭 신호에 의해 직류링크콘덴서에 전력계통의 위상에 동기화된 전류가 흐르게 하는 단계, 직류링크콘덴서에서 위상을 검출하는 단계 및 직류링크콘덴서에서 검출된 위상에 슬레이브 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 동기화시키기 위해 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 하이브리드 태양전지 제어방법을 제공할 수 있다.
여기서, 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계는 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전류가 최소 전류보다 큰 경우 최대 전력점을 추종하고, 전력계통으로부터 위상을 검출하여, 전류 정보와 전력계통에서 출력되는 위상정보를 기초로 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 단계일 수 있다.
또한, 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계는 슬레이브 태양전지 모듈에서 출력되는 전류가 최소 전류량보다 큰 경우 최대 전력점 추종 제어기에서 출력되는 전류 정보와 직류링크콘덴서 위상검출기에서 출력되는 위상정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계일 수 있다.
더 나아가, 직류링크콘덴서의 전압을 측정하는 단계, 전압으로부터 위상을 검출하여 전력계통의 고장을 판단하는 단계, 전압이 소정의 전압 이하인지 판단하는 단계, 전압이 소정의 전압 이하인 경우, 직류링크콘덴서의 전력의 정현파가 0이 되는지 판단하는 단계 및 직류링크콘덴서의 전력의 정현파가 0인 경우, 슬레이브 컨버터를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 소정의 전압은 50V가 될 수 있으며, 직류링크콘덴서에서 위상을 검출하는 단계는 디지털 필터를 사용하여 위상을 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 하이브리드 태양전지 제어방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법은 대용량 발전이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법은 병렬 연결 구조로써 유지 보수가 용이하고, 직류 차단기를 부가적으로 설치할 필요가 없다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법은 발전 단가 및 설치 비용이 종래의 발전 시스템에 비해 현저히 낮다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치 및 제어방법은 전력계통에 고장이 발생했을 때, 시스템을 효율적으로 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 컨버터 제어모듈을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 고장 발생시 하이브리드 태양전지를 제어하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통의 고장 발생시 하이브리드 태양전지를 제어하는 방법을 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 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. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치를 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 마스터 컨버터(200), 직류링크콘덴서(300), 인버터(400), 슬레이브 컨버터(800), 마스터 컨버터 제어모듈(미도시) 및 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)을 포함할 수 있다.
태양전지 모듈(100, 700)은 태양광이 있는 시간과 태양광이 없는 시간을 구분하여 태양광이 있는 시간에는 태양발전을 수행할 수 있다. 태양전지 모듈(100, 700)은 태양발전에 의한 유효한 PV(photovoltaic) 전력을 생산할 수 있다. 또한, 태양전지 모듈(100, 700)은 최대 전력점 추적(MPPT : Maximum Power Point Tracking)을 통해서 최대 전력을 생산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 마스터 태양전지 모듈(100)의 전류를 측정할 수 있는 마스터 태양전지 모듈 전류 센서(101) 및 마스터 태양전지 모듈(100)의 전압을 측정할 수 있는 마스터 태양전지 모듈 전압 센서(103)를 더 포함할 수 있다.
마스터 컨버터(200)는 마스터 태양전지 모듈(100)에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 또한, 마스터 컨버터(200)는 마스터 태양전지 모듈(100)에서 생산된 출력 전압을 전파 정류된 정현파 형태의 직류 전압으로 변환할 수도 있다. 여기서, 정현파 형태의 직류 전압의 주파수는 전력계통(600)의 주파수의 두 배일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 마스터 컨버터(200)로는 플라이백(flyback) 컨버터, 벅 부스트(buck-boost) 컨버터, 푸쉬풀(push-pull) 컨버터, 하프 브리지(half-bridge) 컨버터, 풀 브리지(full-bridge) 컨버터 등이 사용될 수 있으나, 컨버터의 구성을 특별히 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시예에 있어서, 마스터 컨버터(200)는 마스터 태양전지 모듈(100)의 양 출력단 사이에 직렬로 연결된 마스터 변압기 자화 인덕턴스(201) 및 마스터 컨버터 주스위치(203), 마스터 변압기 자화 인덕턴스(201)의 양단에 입력단이 각각 연결된 마스터 고주파 변압기(205) 및 마스터 고주파 변압기(205)의 일 출력단에 일단이 연결된 마스터 출력 다이오드(207)를 포함할 수 있다.
직류링크콘덴서(300)는 마스터 컨버터(200)의 출력단 사이에 연결될 수 있다. 또한, 직류링크콘덴서(300)는 마스터 컨버터(200)로부터 출력되는 펄스 형태의 직류 전력을 충전 및 방전할 수 있다.
인버터(400)는 직류링크콘덴서(300)의 양단에 연결될 수 있다. 또한, 인버터(400)는 마스터 컨버터(200)에서 출력되는 직류 전력을 전력계통(600)에 동기화된 교류 전력으로 변환하여 전력계통(600)에 인가할 수 있다. 또한, 인버터(400)는 직류링크콘덴서(300)에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통(600)에 인가할 수 있다.
인버터(400)는 복수의 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행되는 복수 개의 인버터 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서 인버터 스위칭 소자는 H-브릿지 형태를 포함할 수 있다. 여기서, 인버터(400)는 직류링크콘덴서(300)의 양단에 직렬로 각각 연결된 제 1 인버터 스위칭 소자(401) 및 제 2 인버터 스위칭 소자(402)와, 제 3 인버터 스위칭 소자(403) 및 제 4 인버터 스위칭 소자(404)를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 제 1 인버터 스위칭 소자(401)의 소스는 제 2 인버터 스위칭 소자(402)의 드레인에 연결되며, 제 3 인버터 스위칭 소자(403)의 소스는 제 4 인버터 스위칭 소자(404)의 드레인에 연결된다. 또한, 제1 인버터 스위칭 소자(401)의 드레인은 제 3 인버터 스위칭 소자(403)의 드레인에 연결되며, 제2 인버터 스위칭 소자(402)의 소스는 제 4 인버터 스위칭 소자(404)의 소스에 연결된다. 여기서, 제1 인버터 스위칭 소자(401) 내지 제 4 인버터 스위칭 소자(404)는 능동형 스위칭 소자(MOSFET, IGBT, BJT) 중 어느 하나가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 인버터(400)와 전력계통(600) 사이에 출력필터(500)를 더 포함할 수 있다. 출력필터(500)의 일입력단은 제 1 인버터 스위칭 소자(401)와 제 2 인버터 스위칭 소자(402) 사이에 연결되며,타입력단은 제 3 인버터 스위칭 소자(403)와 제 4 인버터 스위칭 소자(404) 사이에 연결될 수 있다. 출력필터(500)의 종류를 특별히 한정하는 것은 아니며, 노이즈를 제거할 수 있는 출력필터(500)라면 가능하다. 또한, 출력필터(500)는 복수의 인덕터(501)와 콘덴서(503)를 포함할 수 있다.
슬레이브 컨버터(800)는 마스터 컨버터(200)에 포함된 직류링크콘덴서(300)의 양단에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 슬레이브 컨버터(800)는 직류링크콘덴서(300)의 양단에 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 슬레이브 태양전지 모듈(700)에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환할 수 있다.
슬레이브 컨버터(800)는 슬레이브 태양전지 모듈(700)의 전류 IPV(921)를 측정할 수 있는 슬레이브 태양전지 모듈 전류 센서(701) 및 슬레이브 태양전지 모듈(700)의 전압 VPV(923)를 측정할 수 있는 슬레이브 태양전지 모듈 전압 센서(703)를 더 포함할 수 있다.
슬레이브 컨버터(800)는 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스(801), 슬레이브 컨버터 주스위치(803), 슬레이브 고주파 변압기(805), 슬레이브 출력 다이오드(807) 및 전압센서(809)를 포함할 수 있다. 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스(801) 및 슬레이브 컨버터 주스위치(803)는 슬레이브 태양전지 모듈(700)의 양 출력단 사이에 직렬로 연결될 수 있다.
슬레이브 고주파 변압기(805)는 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스(801)의 양단에 입력단이 각각 연결될 수 있다. 또한, 슬레이브 출력 다이오드(807)는 슬레이브 고주파 변압기(805)의 일 출력단에 일단이 연결될 수 있다.
전압센서(809)는 슬레이브 출력 다이오드(807)의 타단과 슬레이브 고주파 변압기(805)의 타 출력단 사이에 연결될 수 있다. 또한, 전압센서(809)는 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예는 마스터 컨버터(200)와 슬레이브 컨버터(800)를 구분하여 시스템을 구성할 수 있다. 또한, 슬레이브 컨버터(800) 및 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)을 복수로 구비할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 인버터(400)를 통합하여 사용할 수 있으며, 모듈당 가격을 낮추는 동시에 초기 설치 비용 및 발전 단가를 낮출 수 있다.
마스터 컨버터 제어모듈(미도시)은 마스터 태양전지 모듈(100)로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종할 수 있다. 예를 들어, 마스터 컨버터 제어모듈(미도시)의 스위칭 제어에 따라 최대 전력을 추종할 수 있다. 만약, 설정되는 옵셋 전력을 낮추면 최대 전력 값에 보다 더 근접하게 추종할 수 있다.
마스터 컨버터 제어모듈(미도시)은 전력계통(600)으로부터 위상을 검출할 수 있다. 예를 들어, 전류 정보와 전력계통(600)에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 마스터 컨버터(200)로부터 출력되는 전력의 위상을 검출된 상기 전력계통(600)의 위상에 동기화시킬 수 있다. 또한, 동기화를 위해 마스터 컨버터 주스위치(203)를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)을 나타낸 블럭도이다. 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)은 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)으로부터 위상을 검출하여, 슬레이브 컨버터(800)로부터 출력되는 전력의 위상을 직류링크콘덴서(300)에서 검출한 위상과 동기화시킬 수 있다. 이후, 직류링크콘덴서(300)에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호 Smain(927)를 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)은 최대 전력점 추종 제어기(901), 전류제어기(902), 직류링크콘덴서 위상 검출기(903), 곰셈기(905) 및 스위칭 신호 발생기(906)를 포함할 수 있다.
최대 전력점 추종 제어기(901)는 슬레이브 태양전지 모듈(700)로부터 출력되는 전압 VPV(923) 및 전류 IPV(921)에 대한 정보를 통해서 최대 전력점을 추종할 수 있다. 최대 전력점 추종 제어기(901)는 전압 VPV(923) 및 전류 IPV(921)에 대한 정보를 이용하여 최대 전류를 추종할 수 있다.
전류제어기(902)는 최대 전력점 추종 제어기(901)에서 출력되는 최대 전류와 전류 IPV(921)를 이용하여 직류 전류를 출력한다,
슬레이브 컨버터(800)에 포함된 전압센서(809)는 직류링크콘덴서(300)에 걸리는 전압(925)을 측정할 수 있고, 직류링크콘덴서 위상 검출기(903)는 직류링크콘덴서(300)에 걸리는 전압(925)으로부터 위상을 검출할 수 있다.
정류파 테이블(904)은 직류링크콘덴서 위상 검출기(300)에 의해서 검출된 위상을 정류파로 출력할 수 있다.
곱셈기(905)는 전류제어기에서 출력되는 직류 전류와 정류파 테이블에서 출력되는 정류파를 곱하여 스위칭 신호Smain(927)의 기초가 되는 신호를 생성할 수 있다.
스위칭 신호 발생기(906)는 곱셈기(905)로부터 출력되는 스위칭 신호Smain(927)의 기초가 되는 신호를 이용하여 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호(927)를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 슬레이브 컨버터(800)가 위상 정보를 획득할 수 있도록 하기 위해, 마스터 컨버터 주스위치(203)를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킨 후, 직류링크콘덴서(300)에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호(Smain)(927)를 발생시키도록 하였다. 예를 들어, 전력계통(600)의 위상을 검출하여, 마스터 컨버터(200) 및 인버터(400)를 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 태양전지 모듈 시스템 전체의 신뢰성을 높이기 위해 낮은 듀티비부터 서서히 동작시킬 수 있다. 그 다음 최대 전력점을 추종하기 위한 제어를 위해 최저 태양 전지 전류를 검출하여 최대 전력점 추종 제어가 가능한지 판단할 수 있다. 마스터 컨버터(200) 및 인버터(400)의 일사량이 충분하여 최대 전력점 추종 제어를 하기 위한 전력이 충분한 경우 최대 전력점을 추종하기 위한 제어를 통해 출력을 최대화할 수 있다.
마스터 컨버터(200) 및 인버터(400)의 동작으로 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)은 정류된 정현파의 형태로 나타날 수 있다. 이때, 슬레이브 컨버터(800)는 직류링크콘덴서(300)의 위상을 검출하여 동작 가능 여부를 판단할 수 있다. 슬레이브 컨버터(800)는 직류링크콘덴서(300)의 위상을 검출하여 낮은 듀티비로 서서히 동작을 시작할 수 있다. 슬레이브 컨버터(800)는 최대 전력점 추종 제어하기 위한 전력이 충분한지 판단하고, 최대 전력점 추종 제어를 통한 출력을 극대화하기 위해 동작할 수 있다.
또한, 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)은 직류링크콘덴서(300)의 전압을 측정하고, 측정된 전압으로부터 위상을 검출하여 전력계통(600)이 고장인지 여부와 상기 전압이 소정의 전압 이하인지 판단한 후 직류링크콘덴서(300)의 전력이 최소전력이 되는 시점에서 슬레이브 컨버터(800)를 차단할 수 있다. 여기서 최소 전력은 시스템의 특성에 따라서 컨버터 차단시 아크가 발생하지 않는 전력을 의미한다. 최소 전력은 사용자의 요구에 따라 변경될 수 있다. 일 실시예에서는 최소 전력이 0이 될 수 있다. 그러나, 본 발명의 권리범위를 최소 전력이 0인 것으로 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명에 따른 일 실시예는 마스터 태양전지 모듈(100)로부터 출력되는 전압 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하는 단계, 전력계통(600)으로부터 위상을 검출하는 단계, 전류 정보와 전력계통(600)에서 출력되는 위상정보를 기반으로 마스터 컨버터(200)로부터 출력되는 전력의 위상을 검출된 전력계통(600)의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터(200) 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계, 상기 스위칭 신호에 의해 직류링크콘덴서(300)에 전력계통(600)의 위상에 동기화된 전류가 흐르게 하는 단계, 상기 직류링크콘덴서(300)에에서 위상을 검출하는 단계 및 직류링크콘덴서(300)에서 검출된 위상에 동기화시키기 위해 슬레이브 컨버터(800) 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계 S301에서 마스터 컨버터(200)는 최대전력점을 추종할 수 있다. 마스터 컨버터(200)가 최대전력점을 추종하기 위해 마스터 컨버터 제어모듈(미도시)은 마스터 태양전지 모듈(100)로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 마스터 컨버터 제어모듈(미도시)의 스위칭 제어에 따라 마스터 태양전지 모듈(100)로부터의 전력은 최대 전력 값를 포함하는 사전에 설정된 기준 범위 내에서 최대 전력 값를 추종할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 설정된 옵셋 전력 값을 낮추면 최대 전력 값에 보다 더 근접하게 추종할 수 있다.
단계 S303에서 마스터 컨버터(200) 제어모듈은 전력계통(600)으로부터 위상을 검출할 수 있다. 전력계통(600)으로부터 위상을 검출하기 위해 전력계통(600)에 위상 검출기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이후, 단계 S305에서 전류 정보와 상기 전력계통(600)에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 마스터 컨버터(200)로부터 출력되는 전력의 위상을 검출된 전력계통(600)의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치(203)를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 마스터 컨버터 주스위치(203)를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계는 마스터 태양전지 모듈(100)로부터 출력되는 전류가 최소 전류량보다 큰 경우 최대 전력점을 추종하고, 전력계통(600)으로부터 위상을 검출할 수 있다. 여기서, 최소 전류량은 최대 전력점 추종을 할 수 있는 최소 전류량을 의미한다.
또 다른 실시예에 있어서, 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호(Smain)(927)를 발생시키는 단계는 슬레이브 태양전지 모듈(700)에서 출력되는 전류가 최소 전류량보다 큰 경우 최대 전력점 추종 제어기에서 출력되는 전류 정보와 상기 직류링크콘덴서(300) 위상검출기에서 출력되는 위상정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호 Smain(927)를 발생시킬 수 있다.
단계 S307에서 마스터 컨버터 주스위치(203)를 제어하는 스위칭 신호에 의해 직류링크콘덴서(300)에 전력계통(600)의 위상에 동기화된 전류가 직류링크콘덴서(300)에 흐르게 할 수 있다.
단계 S309에서 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)은 슬레이브 컨버터(800)로부터 출력되는 전력의 위상을 직류링크콘덴서(300)에서 검출된 위상에 동기화시키기 위해 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)으로부터 위상을 검출할 수 있다. 여기서, 직류링크콘덴서(300)에 병렬로 연결된 전압센서(809)를 통해 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)을 측정하고, 직류링크콘덴서 위상 검출기(903)가 측정된 전압으로부터 위상을 검출할 수 있다.
이후, 단계 S311에서 직류링크콘덴서(300)에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치(803)를 제어하는 스위칭 신호Smain(927)를 발생시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통(600)의 고장 발생시 하이브리드 태양전지를 제어하는 방법을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어방법은 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)을 측정하는 단계, 측정된 전압으로부터 위상을 검출하여 전력계통(600)의 고장을 판단하는 단계, 측정된 전압이 소정의 전압 이하인지 판단하는 단계, 측정된 전압이 소정의 전압 이하인 경우, 직류링크콘덴서(300)의 전력이 최소전력이 되는지 판단하는 단계 및 직류링크콘덴서(300)의 전력이 최소 전력인 경우, 슬레이브 컨버터(800)를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전력계통(600)에 고장이 발생한 경우, 즉 단독 운전과 같은 상황 발생한 경우 전력계통(600)과의 연계를 끊어야 한다. 종래의 태양전지 모듈의 경우 직류 전압 때문에 전력계통(600)과의 연계를 차단할 때, 아크 발생과 같은 안정성 문제가 발생하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어방법에서는 최소 젼력점을 활용하는 방법을 제안한다. 다시 말하면, 최소 전력에서는 아크가 발생하지 않으므로 시스템을 안정적으로 차단할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 전력은 전력의 정현파가 0이 되는 점으로 설정할 수 있다. 정현파의 전력이 0이 되는 교차점에서는 자연적으로 아크가 소호되므로, 0 교차점에서 태양전지 모듈 시스템을 차단할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 권리 범위를 최소 전력이 0인 점으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 직접 전력계통(600)의 고장을 검출하지 않는다. 인버터(400)는 2배의 전력계통(600)의 주파수로 동작하기 때문에, 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)에 대한 정보를 이용하여 동작할 수 있는 본 발명의 하이브리드 태양전지 제어장치는 인버터(400)가 동작을 멈추면 직류링크콘덴서(300)에 정류된 정현파가 나타나지 않고, 0이 되기 때문에 컨버터의 스위치 지령값이 0이 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 태양전지 제어장치는 인버터(400)의 고장만을 검출하여 컨버터(200, 800)의 동작을 멈추는 것이 가능하다.
도 4를 참조하면, 슬레이브 컨버터 제어모듈(900)은 단계 S401에서 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)을 측정하고, 단계 S403에서 측정한 전압으로부터 위상을 검출할 수 있다. 검출된 위상을 기초로 전력계통(600)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 만약 전력계통(600)의 고장이 확인되면 단계 S405에서 전력계통(600)의 고장을 판단할 때, 측정한 전압이 50V 이하인지 판단하고, 단계 S407에서 직류링크콘덴서(300)의 전력의 정현파가 0이 되는지 판단할 수 있다. 직류링크콘덴서(300)의 콘덴서에 저장되어 있는 기본적인 에너지가 존재하기 때문에 스위치가 완전히 개방되기까지의 시간이 약 60ms가 소요될 수 있다. 그러므로, 낮아지는 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink 925의 최대치를 검출하여 50V이하일 경우에 스위치를 턴-오프 시키는 것이 시스템의 신뢰성에 유리할 수 있다.
다른 실시예에서는, 전압의 최대치가 50V이하이더라도 오프되는 시점에 전류의 값이 존재할 경우 하이브리드 태양전지 제어장치의 동작이 멈출 때 순간적으로 과전류가 흘러 시스템에 무리가 갈 수 있다. 따라서, 직류링크콘덴서(300)의 콘덴서의 전압 Vdclink(925)이 0이 되는 시점에서 동작이 멈춰야 시스템을 안정적으로 제어할 수 있다.
직류링크콘덴서(300)의 콘덴서의 전압 Vdclink(925)이 0이 되는 시점을 확인하고, 단계 S409에서 슬레이브 컨버터(800)를 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 있어서, 직류링크콘덴서(300)에서 위상을 검출할 때 디지털 필터를 사용할 수 있다. 디지털 필터는 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어 신호 중에 포함되어 있는 특정한 영역만의 주파수만을 발췌하거나 제거하기 위한 수치 해석적인 알고리즘이나 필터 회로라면 가능하다. 일 실시예에 있어서 디지털 필터는 가산기, 승산기, 시프트 레지스터(shift resister)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력계통(600)의 고장 발생시 하이브리드 태양전지를 제어하는 방법을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, G501은 전력계통(600)의 전압을 나타낸 그래프이다.
전력계통(600)의 전압은 정현파의 형태를 가짐을 확인할 수 있다. P503에서 마스터 컨버터 제어모듈(미도시)이 마스터 태양전지 모듈(100)로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하고, 전력계통(600)으로부터 위상을 검출하여, 전류 정보와 전력계통(600)에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 마스터 컨버터(200)로부터 출력되는 전력의 위상을 전력계통(600)의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터(200) 주스위치를 제어할 수 있다.
G502 및 G503은 인버터(400) 스위치 동작을 나타낸 그래프로 P503부터 스위칭 신호에 의해 온, 오프가 반복적으로 일어난다는 것을 확인할 수 있다.
G501의 P509에서 전력계통(600)의 문제가 발생하면, G502 및 G503은 P509 이후 스위칭 동작이 중단된다.
G504은 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)의 파형을 나타낸 그래프이고, G509는 직류링크콘덴서(300)의 전류의 파형을 나타낸 그래프이다. 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)은 P505에서 0인 점이 발생할 수 있다. 이때, 직류링크콘덴서(300)의 전류 및 순시 전력도 0이 될 수 있다. P509 이후 P506에서 순시 전력이 0이 되면, 슬레이브 컨버터(800)를 차단할 수 있다.
P509에서 슬레이브 컨버터(800)를 차단할 경우 아크가 발생하여 시스템을 불안정하게 할 수 있으나, P506에서 슬레이브 컨버터(800)를 차단할 경우 아크가 소호될 수 있다.
G505는 마스터 컨버터(200) 주스위치의 파형을 나타내고, G506은 PWM의 파형을 나타낸다. 마스터 컨버터(200) 주스위치는 P509 이후 P506부터 스위칭 동작이 중단된다.
G507은 마스터 컨버터(200)의 전류 파형을 나타내고, G508은 슬레이브 컨버터(800)의 전류 파형을 나타낸다. P507에서 마스터 컨버터(200)가 동작한 이후, 직류링크콘덴서(300)의 전압 Vdclink(925)으로부터 위상을 검출하여 P508부터 슬레이브 컨버터(800)가 동작하는 것을 확인할 수 있다. 또한, P504에서 마스터 컨버터(200)의 전류 및 슬레이브 컨버터(800)의 전류가 0이 됨을 알 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 마스터 태양전지 모듈
101 : 마스터 태양전지 모듈 전류 센서
103 : 마스터 태양전지 모듈 전압 센서
200 : 마스터 컨버터
201 : 마스터 변압기 자화 인덕턴스
203 : 마스터 컨버터 주스위치
205 : 마스터 고주파 변압기
207 : 마스터 출력 다이오드
300 : 직류링크콘덴서
400 : 인버터
500 : 출력필터
600 : 전력계통
700 : 슬레이브 태양전지 모듈
701 : 슬레이브 태양전지 모듈 전류 센서
703 : 슬레이브 태양전지 모듈 전압 센서
800 : 슬레이브 컨버터
801 : 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스
803 : 슬레이브 컨버터 주스위치
805 : 슬레이브 고주파 변압기
807 : 슬레이브 출력 다이오드
809 : 전압센서
900 : 슬레이브 컨버터 제어모듈

Claims (14)

  1. 마스터 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 마스터 컨버터;
    상기 마스터 컨버터의 출력단 사이에 연결되고, 상기 마스터 컨버터로부터 출력되는 상기 펄스 형태의 직류 전력을 충전 및 방전하는 직류링크콘덴서;
    상기 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 상기 직류링크콘덴서에서 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력계통에 인가하는 인버터;
    상기 직류링크콘덴서의 양단에 연결되고, 슬레이브 태양전지 모듈에서 출력되는 전력을 펄스 형태의 직류 전력으로 변환하는 슬레이브 컨버터;
    상기 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 정보 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하고, 상기 전력계통으로부터 위상을 검출하여, 상기 전류 정보와 상기 전력계통에서 출력되는 위상에 대한 정보를 기반으로 상기 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 상기 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 마스터 컨버터 제어모듈; 및
    상기 슬레이브 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 상기 직류링크콘덴서에서 검출된 위상에 동기화시키기 위해 상기 직류링크콘덴서의 전압으로부터 위상을 검출하고, 상기 직류링크콘덴서에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 슬레이브 컨버터 제어모듈;
    을 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 컨버터는,
    상기 마스터 태양전지 모듈의 양 출력단 사이에 직렬로 연결된 마스터 변압기 자화 인덕턴스 및 마스터 컨버터 주스위치;
    상기 마스터 변압기 자화 인덕턴스의 양단에 입력단이 각각 연결된 마스터 고주파 변압기; 및
    상기 마스터 고주파 변압기의 일 출력단에 일단이 연결된 마스터 출력 다이오드;
    를 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 컨버터는,
    상기 슬레이브 태양전지의 양 출력단 사이에 직렬로 연결된 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스 및 슬레이브 컨버터 주스위치;
    상기 슬레이브 변압기 자화 인덕턴스의 양단에 입력단이 각각 연결된 슬레이브 고주파 변압기;
    상기 슬레이브 고주파 변압기의 일 출력단에 일단이 연결된 슬레이브 출력 다이오드; 및
    상기 슬레이브 출력 다이오드의 타단과 상기 슬레이브 고주파 변압기의 타 출력단 사이에 연결되며, 상기 직류링크콘덴서의 전압을 측정하는 전압센서;
    를 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 컨버터; 및
    상기 슬레이브 컨버터 제어모듈;
    은 복수인 하이브리드 태양전지 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 컨버터 제어모듈은
    상기 슬레이브 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 및 전류 정보를 통해서 최대 전력점을 추종하는 최대 전력점 추종 제어기;
    상기 최대 전력점 추종 제어기에서 출력되는 최대 전력점에 대한 전류 정보와 상기 전류 정보를 제어하는 전류제어기;
    상기 슬레이브 컨버터로부터 상기 직류링크콘덴서의 전압의 위상을 검출하는 직류링크콘덴서 위상 검출기;
    상기 위상 검출기에 의해서 검출된 위상을 정류파로 출력하는 정류파 테이블;
    상기 전류제어기에서 출력되는 전류와 상기 정류파 테이블에서 출력되는 정류파를 곱하는 곱셈기; 및
    상기 곰셈기로부터 출력되는 전류 정보를 기초로 상기 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 신호 발생기;
    를 포함하는 하이브리드 태양전지 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 컨버터 제어모듈이 상기 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 상기 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시킨 후,
    상기 슬레이브 컨버터 제어모듈이 상기 직류링크콘덴서에서 검출한 전압의 위상에 대한 정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 상기 직류링크콘덴서의 전압을 측정하는 단계;
    상기 전압으로부터 위상을 검출하여 상기 전력계통의 고장을 판단하는 단계;
    상기 전압이 소정의 전압 이하인지 판단하는 단계;
    상기 전압이 소정의 전압 이하인 경우, 상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는지 판단하는 단계; 및
    상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는경우, 슬레이브 컨버터를 차단하는 단계;
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 컨버터 제어모듈은
    상기 직류링크콘덴서의 전압을 측정하고, 상기 전압으로부터 위상을 검출하여 상기 전력계통이 고장인지 여부와 상기 전압이 소정의 전압 이하인지 판단한 후 상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는 시점에서 슬레이브 컨버터를 차단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 태양전지 제어장치.
  8. 하이브리드 태양전지 제어방법에 있어서,
    마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전압 및 전류 정보를 기초로 최대 전력점을 추종하는 단계;
    전력계통으로부터 위상을 검출하는 단계;
    상기 전류 정보와 상기 전력계통에서 출력되는 위상정보를 기반으로 마스터 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 상기 전력계통의 위상에 동기화시키기 위해 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;
    상기 스위칭 신호에 의해 직류링크콘덴서에 상기 전력계통의 위상에 동기화된 전류가 흐르게 하는 단계;
    상기 직류링크콘덴서에서 위상을 검출하는 단계; 및
    상기 직류링크콘덴서에서 검출된 위상에 슬레이브 컨버터로부터 출력되는 전력의 위상을 동기화시키기 위해 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 태양전지 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;는
    상기 마스터 태양전지 모듈로부터 출력되는 전류가 최소 전류보다 큰 경우 최대 전력점을 추종하고, 상기 전력계통으로부터 위상을 검출하여, 상기 전류 정보와 상기 전력계통에서 출력되는 위상정보를 기초로 마스터 컨버터 주스위치를 제어하는 단계;인 하이브리드 태양전지 제어방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;는
    슬레이브 태양전지 모듈에서 출력되는 전류가 최소 전류량보다 큰 경우 상기 최대 전력점 추종 제어기에서 출력되는 전류 정보와 상기 직류링크콘덴서 위상검출기에서 출력되는 위상정보를 기초로 슬레이브 컨버터 주스위치를 제어하는 스위칭 신호를 발생시키는 단계;인 하이브리드 태양전지 제어방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 직류링크콘덴서의 전압을 측정하는 단계;
    상기 전압으로부터 위상을 검출하여 상기 전력계통의 고장을 판단하는 단계;
    상기 전압이 소정의 전압 이하인지 판단하는 단계;
    상기 전압이 소정의 전압 이하인 경우, 상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는지 판단하는 단계; 및
    상기 직류링크콘덴서의 전력이 최소전력이 되는 경우, 상기 슬레이브 컨버터를 차단하는 단계;
    를 더 포함하는 하이브리드 태양전지 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 전압은 50V인 하이브리드 태양전지 제어방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 직류링크콘덴서에서 위상을 검출하는 단계는 디지털 필터를 사용하여 위상을 검출하는 단계인 하이브리드 태양전지 제어방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항의 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.
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WO2023200133A1 (ko) * 2022-04-11 2023-10-19 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 차량용 태양광 전력 제어 시스템

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