KR20170056094A - 태양광 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력에 해당되는 경우 인버터의 출력 전력을 설정된 레벨로 제어하고, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력 이하인 경우 인버터의 동작을 정지시켜 인버터의 동작을 안정적으로 운용할 수 있는 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 태양광 모듈로부터 입력받은 입력 전력을 계통 전력으로 변환하는 인버터와, 상기 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 해당하면 상기 인버터의 출력 전력을 제1 전력 레벨로 유지시키는 제어부를 포함할 수 있다. \

Description

태양광 발전 장치{SOLAR PHOTOVOLTAIC APPARATUS}
본 발명은 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
20세기 말부터 화석연료의 고갈과 이산화탄소, NOx, SOx 등으로 인한 환경오염 및 지구온난화의 심각성 등으로 인한 신재생 에너지원의 개발 및 수요가 증가해 왔고, 특히 최근 교토 의정서에 준한 온실가스 감축 의무부담 본격화와 국제유가 급등으로 인한 기술개발 요구와 수요가 급속히 증가되고 있다. 이에 따라, 현대의 에너지자원에 대한 문제는 국가 안보문제와 직결되며 이산화탄소 배출 저감에 대한 의지 및 기술이 국가 경쟁력으로 인식되고 있다.
또한, 다양한 신재생 에너지원 중 최근 국내 시장에서는 낮은 효율을 갖는 단점에도 불구하고 무한 청정에너지원이며 국내 반도체 기술과 부합된 장점을 갖는 태양전지(PV, 쏠라셀(solar cell))가 계속해서 시장을 넓혀가고 있다. 해외의 경우, 장기간 축적된 기술력 및 자금력을 바탕으로 일본 및 독일 주도하에 태양전지(PV)를 이용한 태양광 발전 장치의 상용화가 완료되었다.
이러한, 태양광 발전 장치는 일반적으로, 태양전지(PV)로부터의 직류 전력을 계통 전력으로 변환하는데, 태양전지는 일사량, 우천 등의 기상 조건에 의해 출력되는 전력량이 차이가 발생하게 되고, 태양전지의 출력 전력을 최대로 유지하기 위해 다양한 제어 기술이 이용된다.
한편, 일출, 일몰 우천 등의 기상 조건에 의해 태양전지의 출력 전력이 저전력 상태인 경우 인버터를 안전하게 정지시켜야하나, 인버터의 전류 제어 오차 등으로 인하여 인버터에 계통 전력이 유입될 수 있으며, 이는 인버터의 회로 소자 등을 소손시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력에 해당되는 경우 인버터의 출력 전력을 설정된 레벨로 제어하고, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력 이하인 경우 인버터의 동작을 정지시켜 인버터의 동작을 안정적으로 운용할 수 있는 태양광 발전 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 태양광 모듈로부터 입력받은 입력 전력을 계통 전력으로 변환하는 인버터와, 상기 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 해당하면 상기 인버터의 출력 전력을 제1 전력 레벨로 유지시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력에 해당되는 경우 인버터의 출력 전력을 설정된 레벨로 제어하여 전류 제어 오차에 의한 전압 상승을 억제하고, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력 이하인 경우 인버터의 동작을 정지시켜, 인버터의 동작을 안정적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 전류 제어부의 전류 제어 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 전류 제어부의 파라미터 설정 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치(100) 태양광을 입력받아 직류 전력을 생성하는 태양광 모듈(A)로부터 직류 전력을 입력받아 계통 전력으로 변환하는 인버터(110)와, 인버터(110)의 동작을 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.
제어부(120)는 태양광 모듈(A)로부터의 입력 전력 정보와 입력 전류 정보에 기초하여 인비터(110)의 동작을 제어할 수 있으며, 인버터(110)의 출력 전력을 요구하는 지령치를 입력받아 인버터(110)의 동작을 제어할 수 있다.
인버터(110)의 동작 제어는 인버터(110)의 출력 전력 레벨과 동작 정지를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(120)는 태양광 모듈(A)로부터 전달받은 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 해당하면 인버터(110)의 출력 전력의 레벨은 제1 전력 레벨로 유지시킬 수 있고, 태양광 모듈(A)로부터 전달받은 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 미달되면 인버터(110)의 동작을 중지시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 개략적인 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부(120)는 최대 전력 추종부(121), 제1 연산부(122), 비례 이득부(123), 적분부(124), 제2 연산부(125), 전류 제어부(126) 및 선택부(127)를 포함할 수 있다.
최대 전력 추종부(121)는 태양광 모듈(A)로부터의 입력 전력과 입력 전류의 정보에 기초하여 태양광 모듈(A)의 목표 전압값(Vpv*)을 제공할 수 있다.
최대 전력 추종부(121)는 입력 전력과 입력 전류의 정보에 기초하여 태양광 모듈(A)로부터의 입력 전력이 저전력 상태에 미달되면 인버터(110)의 동작을 중지시키는 제어 신호를 인버터(110)에 전달할 수 있다.
제1 연산부(122)는 최대 전력 추종부(121)로부터의 목표 전압값(Vpv*)과 현재 측정된 태양광 모듈(A)의 전압값(Vpv)를 비교하여, 그 비교 결과값을 비례 이득부(123)과 적분부(124)에 각각 전달할 수 있다.
비례 이득부(123)는 설정된 이득(Kpd)으로 제1 연산부(122)로부터의 비교 결과값을 증폭하고, 적분부(124)는 제1 연산부(122)로부터의 비교 결과값을 적분((Kid/S)하여 그 값을 각각 제2 연산부(125)에 전달할 수 있다.
제2 연산부(125)는 비례 이득부(123)로부터의 증폭된 값과 적분부(124)로부터의 적분된 값을 더하기 연산할 수 있다.
제2 연산부(125)에 의해 연산된 값은 목표 전류 지령치(CC_PI)일 수 있다.
목표 전류 지령치(CC_PI)는 측정된 태양광 모듈의 전압 레벨이 목표 전압 레벨을 달성하기 위한 목표 전류 레벨일 수 있다.
전류 제어부(126)는 제2 연산부(125)로부터의 전류 지령치(CC_ PI)를 입력받고, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 저전력 상태에 해당되는 경우 전류 지령치(CC_PI)는 사전에 설정된 제1 전류 레벨(Level I)로 유지하도록 인버터(110)의 동작을 제어하는 제어 신호와, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 저전력 상태 이상인 정상 상태에 해당되는 경우 전류 지령치(CC_PI)에 따른 전류 레벨을 갖는 전력을 출력하도록 인버터(110)의 동작을 제어하는 제어 신호와, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 정상 상태 보다 전력 레벨이 높은 한계 상태에 해당하는 경우 제1 전류 레벨(Level I) 보다 전류 레벨이 높은 제2 전류 레벨(Level II)로 유지하도록 인버터(110)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 전류 제어부의 전류 제어 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어부의 전류 제어부의 파라미터 설정 표이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 저전력 상태에 해당되는 경우(Mode I), 전류 지령치(CC_PI)는 사전에 설정된 제1 전류 레벨(Level I)로 유지하도록 인버터(110)의 동작이 제어되고, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 저전력 상태 이상인 정상 상태에 해당되는 경우 (MODE II), 전류 지령치(CC_PI)에 따른 전류 레벨을 갖는 전력을 출력하도록 인버터(110)의 동작이 제어되며, 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 정상 상태 보다 전력 레벨이 높은 한계 상태에 해당하는 경우 (Mode III), 제2 전류 레벨(Level II)로 유지하도록 인버터(110)의 동작이 제어되는 것을 볼 수 있다.
선택부(127)은 태양광 모듈(A)의 입력 전력이 저전력 상태, 정상 상태 또는 한계 상태 인지에 따라, 상술한 인버터(110)의 동작을 제어하는 제어 신호들 중 해당하는 제어 신호를 선택하여 인버터(110)에 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력에 해당되는 경우 인버터의 출력 전력을 설정된 레벨로 제어하여 전류 제어 오차에 의한 전압 상승을 억제하고, 태양광 모듈의 출력 전력이 저전력 이하인 경우 인버터의 동작을 정지시켜, 인버터의 동작을 안정적으로 운용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 태양광 발전 장치
110: 인버터
120: 제어부
121: 최대 전력 추종부
122: 제1 연산부
123: 비례 이득부
124: 적분부
125: 제2 연산부
126: 전류 제어부
127: 선택부

Claims (5)

  1. 태양광 모듈로부터 입력받은 입력 전력을 계통 전력으로 변환하는 인버터; 및
    상기 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 해당하면 상기 인버터의 출력 전력을 제1 전력 레벨로 유지시키는 제어부
    를 포함하는 태양광 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 전력의 레벨이 저전력 상태에 미달하면 상기 인버터의 동작을 중지시키는 태양광 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력 전력의 레벨이 정상 상태에 해당하면 지령치에 따라 상기 인버터의 출력 전력을 제어하고, 상기 입력 전력의 레벨이 한계 상태에 해당하면 상기 인버터의 출력 전력을 상기 제1 전력 레벨 보다 높게 설정된 제2 전력 레벨로 유지시키는 태양광 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    입력 전력의 전력 정보 및 전류 정보에 기초하여 상기 태양광 모듈의 목표 전압을 제공하는 최대 전력 추종부;
    상기 태양광 모듈의 측정 전압과 상기 목표 전압을 비교하는 제1 연산부;
    상기 제1 연산부의 비교차를 비례 이득값으로 증폭시키는 비례 이득부;
    상기 제1 연산부의 비교차를 적분하는 적분부;
    상기 비례 이득부의 증폭 결과와 상기 적분부의 적분 결과를 더하기 연산하는 제2 연산부;
    상기 제2 연산부의 연산 결과에 따라 상기 인버터부의 복수의 목표 전류값을 제공하는 전류 제어부; 및
    상기 태양광 모듈의 전력 레벨에 따라 상기 전류 제어부의 복수의 목표 전류값 중 하나를 선택하여 상기 인버터의 동작을 제어하는 선택부
    를 포함하는 태양광 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 목표 전류값은 상기 제1 전류 레벨, 지령치에 따른 목표 전류 레벨, 및 상기 제1 전류 레벨보다 레벨이 높게 설정된 제2 전류 레벨을 포함하는 태양광 발전 장치.
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