KR20190036914A - High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator - Google Patents
High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190036914A KR20190036914A KR1020170126396A KR20170126396A KR20190036914A KR 20190036914 A KR20190036914 A KR 20190036914A KR 1020170126396 A KR1020170126396 A KR 1020170126396A KR 20170126396 A KR20170126396 A KR 20170126396A KR 20190036914 A KR20190036914 A KR 20190036914A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- string
- voltage
- output
- voltage regulator
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H02J3/383—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y02E10/563—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
- Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
Abstract
Description
본 발명은 DC-DC 전압 레귤레이터(DC-DC Voltage Regulator)를 이용한 고효율 태양광전원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high efficiency solar power system using a DC-DC voltage regulator.
제한된 화석 연료 에너지를 사용함에 따라 사회 경제적 문제와 지구 환경 문제가 크게 이슈화 되고 있으며, 이에 대한 대안으로 전 세계적으로 신재생에너지에 대한 기술 개발 및 보급 확대가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 태양광에너지는 가장 많이 연구개발 및 상업화가 이루어지고 있으며, 신재생에너지 중 가장 풍부한 자원으로 사용될 수 있는 에너지원으로 평가받고 있다.With the use of limited fossil fuel energy, socioeconomic problems and global environmental problems are becoming a major issue, and as an alternative, technology development and dissemination of new and renewable energy are being actively promoted around the world. Especially, solar energy is the most research and development and commercialized, and it is regarded as the most abundant resource of renewable energy.
태양광전원의 대표적인 출력 손실 요소는 유지관리에 의한 손실과 환경적 요인에 의한 손실로 구분될 수 있다. 유지관리에 의한 손실은 직병렬 접속의 불균형, MPPT(Maximum Power Point Tracking, 최대전력점추적) 불일치에 의한 손실, 전력변환설비에 의한 손실 등으로, 주기적인 유지보수를 통해 문제를 해결할 수 있다. 반면 환경적 요인에 의한 손실은 일사량 변동에 의한 손실, 온도변화에 의한 효율 변동, 음영 발생에 의한 손실, 오염 및 노화에 의한 손실 등이 있는데, 이러한 환경적인 요인은 운용자가 제어하기 어렵고, 예측하지 못한 문제점이 발생할 가능성이 높으므로, 태양광전원 제어방식을 개선할 필요가 있다.Typical power loss factors of PV power can be classified into maintenance loss and environmental loss. Loss due to maintenance can be solved through periodic maintenance due to unbalance of serial parallel connection, MPPT (Maximum Power Point Tracking) mismatch loss, and power loss due to power conversion equipment. On the other hand, losses due to environmental factors include losses due to solar radiation variations, efficiency fluctuations due to temperature changes, loss due to shading, pollution and loss due to aging. Such environmental factors are difficult to control by the operator, It is necessary to improve the solar power control method.
특히, 일부 태양광전원의 경우 주변 환경을 고려하지 않고 설치되어 건물 또는 나무 등으로 인한 음영에 의하여 운용효율이 저하되고 있는 실정이다. 즉, 기존 태양광전원 제어방식에서는 스트링(String)(다수 태양광 모듈의 직렬 연결로 구성)이 3상(3-Phase) 계통연계형 인버터(Inverter)에 연결되므로, 일부 태양광 모듈에 음영이 발생하면 해당 스트링의 전압이 계통연계형 인버터의 동작전압 미만으로 되어서, 해당 스트링이 인버터에서 탈락하여 태양광전원 전체적인 운용효율이 상당히 저하되는 문제점이 발생되고 있다.In particular, in some solar power sources, installation efficiency is deteriorated due to shading due to buildings or trees installed without consideration of the surrounding environment. That is, in the conventional solar power control method, since a string (composed of a series connection of a plurality of solar modules) is connected to a three-phase (three-phase) grid-connected inverter, The voltage of the string becomes less than the operating voltage of the grid-connected inverter, so that the string is dropped at the inverter and the overall operation efficiency of the solar power source is considerably lowered.
도 1은 기존의 태양광전원 시스템을 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a view showing a conventional solar power system.
도 1에 있어서, 다수 태양광 모듈이 직렬로 연결되어 1개의 스트링을 구성하고, 스트링 여러 개가 병렬로 연결되어 태양광전원을 구성한다. 기존의 태양광전원 제어방식은 스트링 여러 개가 3상 인버터에 연결되어 운용되고 있다. 그러므로 태양광 모듈에 발생된 음영에 의하여 해당 스트링의 전압이 감소하면, 역전압 다이오드(Diode)에 의하여 해당 스트링이 인버터에서 탈락되어 태양광전원 전체적인 운용효율이 저하하게 된다.In FIG. 1, a plurality of solar modules are connected in series to form one string, and a plurality of strings are connected in parallel to constitute a solar power source. In the conventional solar power control method, several strings are connected to a three-phase inverter. Therefore, if the voltage of the string decreases due to the shadow generated in the solar module, the string is dropped from the inverter by the reverse voltage diode, and the overall operation efficiency of the solar power source is lowered.
이와 관련된 선행기술문헌 정보: 등록특허공보 제10-1454197호(공고일자 2014년10월24일) "태양광전원용 고효율 전력전송장치"Related Prior Art Document Information: Registered Patent Publication No. 10-1454197 (October 24, 2014) "High Efficiency Power Transmission Device for Solar Power"
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 다수 태양광 모듈의 직렬 연결로 구성되는 각각의 스트링 출력마다 MPPT 제어 및 정전압 제어기능을 갖는 DC-DC 전압 레귤레이터를 접속하고 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터의 출력에 3상 계통연계형 인버터를 접속하기 위한 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a DC-DC voltage regulator having an MPPT control and a constant voltage control function for each string output formed by series connection of a plurality of solar modules, And an object of the present invention is to provide a high efficiency solar power system using a DC-DC voltage regulator for connecting a three-phase grid-connected inverter to an output of a voltage regulator.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve this object,
본 발명의 일 형태에 따르면,According to an aspect of the present invention,
다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n)의 직렬 연결로 구성되는 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m);Each string (string 1 to string m) consisting of a series connection of a plurality of solar modules (modules 1 to n);
상기 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m) 출력마다 접속되어 MPPT 제어를 통해 태양광전원의 최대전력점을 추종하고 정전압 제어를 통해 3상 계통연계형 인버터(200)와의 탈락을 방지하는 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100); 및And each DCP connected to each string (string 1 through string m) output to follow the maximum power point of the solar power source through MPPT control and preventing dropout from the three-phase grid-connected
상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에 접속된 3상 계통연계형 인버터(200);A three-phase grid-connected inverter (200) connected to an output of each DC-DC voltage regulator (100);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.
상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력단과 상기 3상 계통연계형 인버터(200)의 입력단 사이에는 캐패시터로 이루어지는 안정화 회로가 더 포함되어 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 승압된 전압을 유지시키고 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에서 리플 성분이 제거되도록 하는 것을 특징으로 한다.A stabilizing circuit including a capacitor is further provided between an output terminal of each of the DC-
상기 3상 계통연계형 인버터(200)는 PLL(phase locked loop) 제어를 통해 계통의 위상을 추종하고 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)에서 출력된 전력을 계통으로 전달하는 것을 특징으로 한다.The three-phase grid interconnected
본 발명은, 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n)의 직렬 연결로 구성되는 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m) 출력마다 MPPT 제어 및 정전압 제어기능을 갖는 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)를 접속하고 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에 3상 계통연계형 인버터(200)를 접속함으로써 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n) 중 일부 태양광 모듈에 음영이나 환경변화(일사량, 온도 등) 등에 인해 각 스트링(스트링1 내지 스트링m) 중 해당 스트링의 출력전압이 3상 계통연계형 인버터(200)의 동작전압보다 낮아지면 해당 스트링이 동작하지 않아 전체의 발전효율이 감소하거나, 최악의 경우 인버터가 탈락되는 문제점이 해결되는 효과가 있다.The present invention relates to a DC-DC voltage regulator (100) having MPPT control and constant voltage control function for each string (string 1 to string m) output consisting of a series connection of a plurality of solar modules (modules 1 to n) Phase grid-connected
또한 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n) 중 음영이 발생한 모듈의 출력만큼만 3상 계통연계형 인버터(200)의 출력이 저하되므로 태양광전원의 운용효율이 향상된다.Also, since the output of the three-phase grid-connected
도 1은 기존의 태양광전원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 P&O(Perturbation & Observation) 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 설명한 P&O 알고리즘을 플로우차트로 나타낸 도면이다.
도 5는 정전압 제어의 플로우차트이다.
도 6은 3상 계통연계형 인버터의 PLL 제어를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a conventional solar power system.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of a high efficiency solar power system using a DC-DC voltage regulator according to the present invention.
3 is a diagram for explaining the P & O (Perturbation & Observation) algorithm.
FIG. 4 is a flowchart showing the P & O algorithm described in FIG.
5 is a flowchart of constant voltage control.
6 is a diagram showing PLL control of a three-phase grid interconnected inverter.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n)의 직렬 연결로 구성되는 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m), 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100) 및 3상 계통연계형 인버터(200)로 구성된다. 이때 1~n 및 1 내지 m은 다수를 의미한다.FIG. 2 is a view showing an embodiment of a high-efficiency solar power system using a DC-DC voltage regulator according to the present invention, in which each string (string 1 to string m), each of the DC-
이와 같이 구성된 본 발명을 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 보면 다음과 같다.The present invention thus constructed will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6. FIG.
도 3은 P&O 알고리즘을 설명하기 위한 도면이고 도 4는 도 3에서 설명한 P&O 알고리즘을 플로우차트로 나타낸 도면이며, 도 5는 정전압 제어의 플로우차트이고 도 6은 3상 계통연계형 인버터(200)의 PLL 제어를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the P & O algorithm, FIG. 4 is a flowchart of the P & O algorithm described in FIG. 3, FIG. 5 is a flowchart of constant voltage control, PLL control.
먼저 도 2에 있어서, 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m)은 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n)의 직렬 연결로 구성된다.First, in Fig. 2, each string (string 1 to string m) consists of a series connection of a plurality of solar modules (modules 1 to n).
각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)는 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m) 출력마다 접속되어 MPPT 제어를 통해 태양광전원의 최대전력점을 추종하고 정전압 제어를 통해 3상 계통연계형 인버터(200)와의 탈락을 방지한다.Each of the DC-
3상 계통연계형 인버터(200)는 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에 접속된다.The three-phase grid-connected
각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력단과 3상 계통연계형 인버터(200)의 입력단 사이에는 캐패시터로 이루어지는 안정화 회로가 구성되어 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 승압된 전압을 유지시키고 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에서 리플 성분이 제거되도록 한다.A stabilizing circuit composed of a capacitor is provided between the output terminal of each DC-
3상 계통연계형 인버터(200)는 PLL 제어를 통해 계통의 위상을 추종하고 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)에서 출력된 전력을 계통으로 전달한다.The three-phase grid interconnected
일사량 및 온도변화와 같은 환경적인 요인에 의해 태양광전원의 최대전력점은 상시적으로 변하므로 매 순간 태양광전원의 최대출력을 낼 수 있는 전압 및 전류값을 추적하는 MPPT 제어가 필요하다.The maximum power point of the solar power source changes constantly due to environmental factors such as solar radiation and temperature change, so MPPT control is required to track the voltage and current value that can produce the maximum output of the solar power source at every moment.
DC-DC 전압 레귤레이터(100)에서 MPPT 제어를 수행하는 이유는 각 스트링(스트링1 내지 스트링m)마다 환경요인이 달라 출력이 다를 경우 3상 계통연계형 인버터(200)에서는 모든 스트링에 적용되는 최대전력점을 찾을 수 없기 때문이다.The reason for performing the MPPT control in the DC-
MPPT 제어방식으로는 일반적으로 P&O 방식, InCond(Incremental Conductance) 방식, 미분요소 제어방식을 사용하고 있다.As the MPPT control method, P & O method, InCond (Incremental Conductance) method and differential element control method are generally used.
본 발명에서는 가장 많이 사용되고 있는 P&O 방식을 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력 제어방식에 적용한다.In the present invention, the most commonly used P & O method is applied to the output control method of the DC-
이와 같은 P&O 방식은 태양 전지의 동작 전압을 주기적으로 증가, 감소시키는 방식으로 동작하며, 이전의 제어주기 동안의 태양 전지의 이전 출력 전력과 현재 출력 전력을 비교에 의해 최대전력의 상태를 연속적으로 추적하며 최대전력점을 찾는 방식이다.The P & O method operates by a method of periodically increasing or decreasing the operating voltage of the solar cell, and by continuously comparing the previous output power of the solar cell with the current output power during the previous control period And finding the maximum power point.
도 3은 P&O 알고리즘을 설명하기 위한 도면으로, DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력 제어방식에 P&O 방식을 적용하여 최대전력점을 추종한다. 우선, 센서를 통해 스트링(스트링1 내지 스트링m)의 전압 및 전류를 측정하여 전력변동분() 및 전압변동분()을 계산한다. 만약 가 0이면 현재 출력을 최대전력점이라고 판단하여 제어 루프를 빠져나오고, 그렇지 않으면 다음 단계로 가 0보다 큰지 판단한다. 만약 가 0보다 크다면 이는 전력의 증가를 의미하며 그 다음으로 가 0보다 큰지 판단한다. 만약 가 0보다 크면 ①과 같이 기준전압()을 증가시키며, 이는 앞에서 가 0보다 크기 때문에 의 증가로 출력전력의 증가를 기대하기 때문이다. 즉, 전력-전압 곡선에서 현재 동작점이 최대전력점의 좌측에 있음을 의미한다. 반면, 가 0보다 작다면 ②와 같이 를 감소시키며, 이는 전력-전압 곡선에서 현재 동작점이 최대전력점의 우측에 있음을 의미한다. 한편, 가 0보다 작다면 이는 전력의 감소를 의미하며 마찬가지로 가 0보다 큰지 판단한다. 만약 가 0보다 크면 ③과 같이 를 감소시키는데, 이는 앞에서 가 0보다 작기 때문에 의 감소로 출력전력의 증가를 기대하기 때문이다. 즉, 전력-전압 곡선에서 현재 동작점이 최대전력점의 우측에 있음을 의미한다. 반면, 가 0보다 작다면 ④와 같이 를 증가시킨다. 이때는 전력-전압 곡선에서 현재 동작점이 최대전력점의 좌측에 있음을 의미한다.FIG. 3 is a diagram for explaining the P & O algorithm. The P & O method is applied to the output control method of the DC-
도 4는 도 3에서 설명한 P&O 알고리즘을 플로우차트로 나타낸 도면으로, 를 계산하고, 이전 전력과 현재 전력을 비교()하여 최대전력점을 추종한다. 여기서, , , 는 각각 현재의 스트링 전압, 전류, 전력을 의미하며, 는 측정시간 간격을 나타낸다.FIG. 4 is a flowchart showing the P & O algorithm described in FIG. 3, And comparing the previous power with the current power ( ) To follow the maximum power point. here, , , Current < / RTI > voltage, current, and power, respectively, Represents the measurement time interval.
태양광 모듈(모듈1~모듈n) 일부에 음영이 발생하여 해당 스트링의 전압이 3상 계통연계형 인버터(200)의 동작전압범위 미만으로 감소하게 되면, 역전압 다이오드에 의하여 해당 스트링이 3상 계통연계형 인버터(200)에서 탈락되어, 태양광전원 전체적인 운용효율이 저하하게 된다. 따라서 스트링(스트링1 내지 스트링m)이 3상 계통연계형 인버터(200)에서 탈락되는 현상을 방지하기 위한 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 정전압 제어가 필요하다.When the voltage of the string is reduced to less than the operating voltage range of the three-phase grid-connected
DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 정전압 제어는 스트링(스트링1 내지 스트링m)의 전압을 입력전압으로 받아 출력전압을 목표전압으로 유지시키는 것을 의미하는데, 목표하는 출력전압을 설정한 후, 현재 출력전압과 목표전압과의 오차에 대한 PI제어를 수행한다. 최종적으로 제어회로에서 출력된 신호를 삼각파와 비교하여 정전압 출력을 위한 듀티비(Duty ratio)를 계산하여, MOSFET 소자에 출력된 제어신호를 인가한다.The constant voltage control of the DC-
도 5는 정전압 제어의 플로우차트로, DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 목표로 하는 출력전압()을 설정하고, 현재 출력전압()과 비교하여, 오차분()이 허용범위 이내이면 정전압 제어가 정상적으로 이루어진다고 판단하여 기존의 듀티비를 유지한다(단계 1).5 is a flow chart of constant voltage control in which the target output voltage of the DC-DC voltage regulator 100 ), And the current output voltage ( ), The error amount ( ) Is within the permissible range, it is determined that the constant voltage control is normally performed, and the conventional duty ratio is maintained (step 1).
목표전압과 현재 출력전압을 비교하여 가 허용범위를 벗어나면, 오차분에 대한 PI 제어를 수행한다(단계 2). 여기서, 목표전압과 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력전압 사이의 는 수학식 1과 같이 계산되고, 오차분에 대하여 PI 제어는 수학식 2와 같다.By comparing the target voltage with the current output voltage The PI control for the error is performed (step 2). Here, between the target voltage and the output voltage of the DC-
여기서, 는 전압 오차분에 대한 비례적분 제어 계산값, 는 비례이득, 는 적분이득, 는 시간이다.here, Is the proportional integral control calculation value for the voltage error, Is proportional gain, Is an integral gain, Is time.
단계 2에서 출력된 신호()는 삼각파와 비교되어 듀티비가 결정되고, MOSFET 소자에 인가되어 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력전압이 결정된다(단계 3).The signal output in step 2 ( Is compared with the triangular wave to determine the duty ratio and applied to the MOSFET device to determine the output voltage of the DC-DC voltage regulator 100 (step 3).
안정화 회로는 DC-DC 전압 레귤레이터(100)에서 승압된 전압 유지와 출력전압 리플의 감소를 위해서 필요하다. 즉, 안정화 회로는 정상적인 동작을 위한 적정 리액턴스 및 커패시턴스 용량을 산정하는 것이다. 먼저, DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 승압제어는 인덕터에 에너지를 저장시키거나 방출시키는 MOSFET 스위칭 동작을 통하여 이루어진다. 승압된 전압의 유지를 위해서 인덕터의 최소전류가 0보다 커야한다는 조건에 의하여 인덕터의 최소용량은 수학식 3과 같다.The stabilization circuit is necessary for maintaining the boosted voltage in the DC-
여기서, 는 인덕터의 최소용량[H], 은 부하저항[Ω], 는 듀티비, 는 스위칭 주기[s]이다.here, Is the minimum capacity [H] of the inductor, Is the load resistance [Ω], Lt; / RTI > Is the switching period [s].
또한, 목표 출력 리플전압() 범위를 유지하기 위한 적정 커패시터의 용량은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Further, the target output ripple voltage ( ) Can be expressed by Equation (4). &Quot; (4) "
여기서, 는 커패시터의 용량[F], 는 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 입력전압[V], 는 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력 리플전압[V]이다.here, Is the capacity [F] of the capacitor, Is the input voltage [V] of the DC-
일사량 변동이나 음영으로 인해 입력되는 전압 및 전류가 변동되더라도, 3상 계통연계형 인버터(200)는 계통의 위상을 정확하게 추종하기 위해 PLL 제어를 필요로 한다.The three-phase grid
도 6은 3상 계통연계형 인버터(200)의 PLL 제어를 나타낸 도면으로, PLL 제어를 위해, 먼저 계통의 3상 선간전압을 2상 동기좌표계로 변환한 d축 전압() 및 q축 전압()을 수학식 5, 6과 같이 산정한다.6 shows a PLL control of the three-phase grid
여기서, 는 d-q 정지좌표계의 d축 전압[V], 는 d-q 정지좌표계의 q축 전압[V], 는 상전압 피크값[V], 는 계통 각속도[rad/s], 는 계통전압의 위상[rad], : 인버터 출력전압의 위상[rad], : 각속도 변화량[rad/s]here, Is the d-axis voltage [V] of the dq stationary coordinate system, Is the q-axis voltage [V] of the dq stationary coordinate system, Is the phase voltage peak value [V], Is the system angular velocity [rad / s], Is the phase [rad] of the grid voltage, : Phase [rad] of the inverter output voltage, : Angular velocity variation [rad / s]
피드백을 위해 에 궤환신호 를 에 궤환신호 를 각각 곱한 후 각속도 변화량()을 계산하고, 의 비례제어 값과 기준 주파수(, 60Hz)의 차에 대한 적분제어를 통해 3상 계통연계형 인버터(200) 출력전압의 위상()을 결정한다. 그리고 와 계통전압의 위상()의 차가 작다고 가정하면, 수학식 7과 같이 근사화 될 수 있으며, 와 가 일치하면 최종적으로 PLL 제어가 이루어진다.For feedback The feedback signal To The feedback signal And then the angular velocity variation ( ), And the reference frequency ( , 60 Hz), the phase of the output voltage of the three-phase grid-connected inverter 200 ). And And the phase of the grid voltage ( ) Is small, it can be approximated as in Equation (7) Wow The PLL control is finally performed.
이와 같은 본 발명은 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n)의 직렬 연결로 구성되는 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m) 출력마다 MPPT 제어 및 정전압 제어기능을 갖는 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)를 접속하고 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에 3상 계통연계형 인버터(200)를 접속함으로써 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n) 중 일부 태양광 모듈에 음영이나 환경변화(일사량, 온도 등) 등에 인해 각 스트링(스트링1 내지 스트링m) 중 해당 스트링의 출력전압이 3상 계통연계형 인버터(200)의 동작전압보다 낮아지면 해당 스트링이 동작하지 않아 전체의 발전효율이 감소하거나, 최악의 경우 인버터가 탈락되는 문제점이 해결되는 장점이 있다.The present invention is applicable to each of DC-DC voltage regulators (MP1 to MPn) having MPPT control and constant voltage control function for each string (string 1 to string m) output composed of series connection of a plurality of solar modules (modules 1 to n) Phase grid-connected
또한 다수 태양광 모듈(모듈1~모듈n) 중 음영이 발생한 모듈의 출력만큼만 3상 계통연계형 인버터(200)의 출력이 저하되므로 태양광전원의 운용효율이 향상된다.Also, since the output of the three-phase grid-connected
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.
Claims (3)
상기 각각의 스트링(스트링1 내지 스트링m) 출력마다 접속되어 MPPT 제어를 통해 태양광전원의 최대전력점을 추종하고 정전압 제어를 통해 3상 계통연계형 인버터(200)와의 탈락을 방지하는 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100); 및
상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에 접속된 3상 계통연계형 인버터(200);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템.
Each string (string 1 to string m) consisting of a series connection of a plurality of solar modules (modules 1 to n);
And each DCP connected to each string (string 1 through string m) output to follow the maximum power point of the solar power source through MPPT control and preventing dropout from the three-phase grid-connected inverter 200 through constant voltage control A DC voltage regulator 100; And
A three-phase grid-connected inverter (200) connected to an output of each DC-DC voltage regulator (100);
Wherein the DC-DC voltage regulator comprises a DC-DC voltage regulator.
상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력단과 상기 3상 계통연계형 인버터(200)의 입력단 사이에는 캐패시터로 이루어지는 안정화 회로가 더 포함되어 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 승압된 전압을 유지시키고 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)의 출력에서 리플 성분이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템.The method according to claim 1,
A stabilizing circuit including a capacitor is further provided between an output terminal of each of the DC-DC voltage regulators 100 and the input terminal of the three-phase grid-connected inverter 200, DC voltage regulator (100), wherein the ripple component is removed from the output of each DC-DC voltage regulator (100).
상기 3상 계통연계형 인버터(200)는 PLL 제어를 통해 계통의 위상을 추종하고 상기 각각의 DC-DC 전압 레귤레이터(100)에서 출력된 전력을 계통으로 전달하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 전압 레귤레이터를 이용한 고효율 태양광전원 시스템.
The method according to claim 1,
The three-phase system grid inverter (200) follows the phase of the system through PLL control and transfers the power output from each DC-DC voltage regulator (100) to the system. High efficiency solar power system using.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170126396A KR20190036914A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170126396A KR20190036914A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190036914A true KR20190036914A (en) | 2019-04-05 |
Family
ID=66104301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170126396A KR20190036914A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20190036914A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112600249A (en) * | 2021-01-05 | 2021-04-02 | 国网河南省电力公司平顶山供电公司 | Multi-mode control method for photovoltaic grid-connected inverter system capable of containing energy storage |
WO2021141238A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 엘지이노텍 주식회사 | Photovoltaic power generation system |
KR102608835B1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-12-01 | 박기주 | Bipv system and method for correcting voltage difference of each of bipv panels |
-
2017
- 2017-09-28 KR KR1020170126396A patent/KR20190036914A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021141238A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 엘지이노텍 주식회사 | Photovoltaic power generation system |
US11870266B2 (en) | 2020-01-06 | 2024-01-09 | Lg Innotek Co., Ltd. | Photovoltaic power generation system |
CN112600249A (en) * | 2021-01-05 | 2021-04-02 | 国网河南省电力公司平顶山供电公司 | Multi-mode control method for photovoltaic grid-connected inverter system capable of containing energy storage |
CN112600249B (en) * | 2021-01-05 | 2023-09-19 | 国网河南省电力公司平顶山供电公司 | Multi-mode control method for photovoltaic grid-connected inversion system capable of storing energy |
KR102608835B1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-12-01 | 박기주 | Bipv system and method for correcting voltage difference of each of bipv panels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102578329B1 (en) | Virtual synchronous generator system and method | |
Kot et al. | Comparison of maximum peak power tracking algorithms for a small wind turbine | |
KR100908156B1 (en) | Solar maximum power tracking device and method | |
US9106105B2 (en) | Regulation of inverter DC input voltage in photovoltaic arrays | |
EP2469680B1 (en) | Power conversion system and method | |
WO2018006681A1 (en) | Reactive power compensation method and apparatus, photovoltaic grid-connected inverter, and computer storage medium | |
KR101248593B1 (en) | Photoelectric cell system with compensating wattless power and operating method of it | |
Li et al. | Detection of internal resistance change for photovoltaic arrays using extremum-seeking control MPPT signals | |
US11624760B2 (en) | Method for controlling devices provided with communication function, and device used in implementing the method | |
US20130328406A1 (en) | Control system for solar power conversion unit, control method for the unit, and solar power generation system | |
KR101408855B1 (en) | Micro convertor device using photovoltaic module and control method thereof | |
US10074989B2 (en) | Power conversion apparatus, method for power management, and power conversion system | |
JP6762680B2 (en) | Solar power system | |
WO2012014182A1 (en) | Method and device for maximizing the electrical power produced by a generator, particularly a generator based on a renewable power source | |
KR20190036914A (en) | High Efficiency Photovoltaic System Using DC-DC Voltage Regulator | |
Metry et al. | Sensorless current model predictive control for maximum power point tracking of single-phase subMultilevel inverter for photovoltaic systems | |
CN102118122A (en) | Method for realizing maximum power point tracking, generating module, control module and system | |
KR101749270B1 (en) | Photovoltaic system for grid connected with power-factor improvement | |
JP6320723B2 (en) | Photovoltaic power generation system, operating point correction device used therefor, and operating point correction method | |
US10381842B2 (en) | Power supply system | |
CN109038666B (en) | Solar cell panel output power regulating system | |
KR101099919B1 (en) | Power conversion control device using solar cell | |
KR101382946B1 (en) | Photovoltaic power generation system and control method thereof | |
KR101281079B1 (en) | Photoelectric cell system with improved power quality and operating method of it | |
JP2019216547A (en) | Power control apparatus, photovoltaic power generation system, and failure diagnosing method of photovoltaic power generation facility |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |