KR20200044490A - Operation control system of pv simulator and method of it - Google Patents

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KR20200044490A KR1020180125317A KR20180125317A KR20200044490A KR 20200044490 A KR20200044490 A KR 20200044490A KR 1020180125317 A KR1020180125317 A KR 1020180125317A KR 20180125317 A KR20180125317 A KR 20180125317A KR 20200044490 A KR20200044490 A KR 20200044490A
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Abstract

The present invention relates to an operation control system of a photovoltaic (PV) simulator. The operation control system of a PV simulator comprises: a measurement device simulating a PV system and measuring output current and output voltage of a grid-connected PV inverter connected to a PV simulator including a power supply unit; and an operation algorithm implementing unit receiving the output current and output voltage of the grid-connected PV inverter from the measurement device to generate reference voltage and reference current so as to transmit the same to the power supply unit of the PV simulator, and generating an operation control signal to control operation sampling time of the power supply unit, the measurement device, and the operation algorithm implementing unit. Accordingly, characteristics of the grid-connected inverter influencing performance of the PV system can be accurately detected to have an effect which can be expected to increase the performance of the PV system.

Description

태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법{OPERATION CONTROL SYSTEM OF PV SIMULATOR AND METHOD OF IT}Operation control system and method of solar simulator {OPERATION CONTROL SYSTEM OF PV SIMULATOR AND METHOD OF IT}

본 발명은 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 태양광 시뮬레이터를 구성하는 장치별 제어주기를 적용하여 태양광 시뮬레이터를 운영하는 제어 시스템 및 그 알고리즘인 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an operation control system and method of a solar simulator, and more particularly, to a control system for operating a solar simulator by applying a control cycle for each device constituting the solar simulator and a method that is an algorithm thereof.

태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 발전 시스템의 성능을 향상시키기 위하여, 태양광 발전 시스템의 구성 중 태양광(PV;photovoltaic)에서 생성하는 전력을 변환하고 태양광 발전 시스템의 출력전력을 최대화하는 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출(MPPT; Maximum Power Point Tracking)하는 알고리즘 관련 연구가 이루어지고 있다.In order to improve the performance of a photovoltaic system that generates power using photovoltaic, it converts the power generated by photovoltaic (PV) during the configuration of the photovoltaic system and maximizes the output power of the photovoltaic system Algorithms related to the detection of maximum power point tracking (MPPT) of photovoltaic inverters have been conducted.

그러나, 온도나 일사량 등의 태양광 발전 시스템의 환경 요인의 변경을 재현하는 것이 어렵고, 실제 태양광 발전 시스템을 구현하는 데 많은 비용이 발생하므로, 태양광 인버터(PV INVERTER) 성능 실험을 위해 태양광 어레이를 실시간으로 실험 및 모의할 수 있는 PV PHIL(Power Hardward-In-the-Loop)시뮬레이터(이하, ‘태양광 시뮬레이터’라 함)가 사용된다. 이러한 PV PHIL 시뮬레이터는 실시간 디지털 시뮬레이터(RTDS; real-time digital simulator)로 구성되는데, 고가의 장비로 인해 사용에 제한이 있고 장치 및 프로그램을 구동하는데 전문가를 필요로 하고 있어, 폭넓게 사용되는 데 제약이 있다. However, it is difficult to reproduce changes in environmental factors of the photovoltaic power generation system such as temperature or insolation, and it is expensive to implement a real photovoltaic power generation system, so that photovoltaic power is used for PV inverter performance experiments. A PV PHIL (Power Hardward-In-the-Loop) simulator (hereinafter referred to as a 'solar simulator') is used that can experiment and simulate the array in real time. These PV PHIL simulators consist of a real-time digital simulator (RTDS), which is limited in use due to expensive equipment and requires experts to drive devices and programs, which limits its widespread use. have.

이에 따라, 실시간 디지털 시뮬레이터가 아닌(non-RTDS) 일반 DC 공급장치로 구성된 PV PHIL 시뮬레이터를 운영 제어하여, 태양광 발전 시스템의 안정성 및 성능 향상을 위한 MPPT를 포함한 제어 시스템을 검증할 수 있는 알고즘의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, the algorithm that can verify the control system including MPPT to improve the stability and performance of the solar power generation system by operating and controlling a PV PHIL simulator composed of a general DC supply, not a real-time digital simulator (non-RTDS). Development of the situation is necessary.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0099479(풍력발전 제어계통에 대한 센서리스 온라인 신경망 제어방법)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0099479 (sensorless online neural network control method for wind power generation control system)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양광 시뮬레이터를 구성하는 주요 기능별 장치에 대한 최적의 운전 알고리즘을 적용하여 운전상태에 따른 부하 가중치를 부여하여, 장치마다 제어주기를 다르게 적용하여 운용함으로써, 성능을 향상시켜 고가의 태양광 시뮬레이터를 대체하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the performance by applying the optimal operation algorithm to the devices for each major function constituting the solar simulator and applying a load weight according to the operation state, and applying and operating a control cycle differently for each device. It is intended to replace the expensive solar simulator.

본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템은 태양광 발전 시스템을 모의하되, 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인터버의 입력 전류 및 입력 전압을 측정하는 측정장치; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받아 기준 전압 및 기준 전류를 생성하여, 상기 태양광 시뮬레이터의 상기 전원 공급부에 전달하고, 동작 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부 및 상기 측정장치 및 자신의 동작 샘플링 시간을 제어하는 동작알고리즘 구현부;를 포함한다.The operation control system of the solar simulator according to an embodiment of the present invention simulates a solar power generation system, and measures input current and input voltage of a grid-connected solar inverter connected to a solar simulator including a power supply unit. Measuring device; Then, receiving the input current and input voltage of the grid-connected solar inverter from the measuring device to generate a reference voltage and a reference current, transmits it to the power supply of the solar simulator, generates an operation control signal to generate the power It includes; a supply unit and an operation algorithm implementation unit that controls the measurement device and its own operation sampling time.

상기 동작알고리즘 구현부는, 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 대응되는 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록;과, 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록의 상태에 따라 상기 동작 제어 신호를 생성하여, 상기 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록에 상기 동작 제어 신호를 전달하는 다중 속도 신호 블록;을 포함하고, 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 상기 동작 제어 신호를 수신함에 따라 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부의 동작을 제어되는 것을 특징으로 한다.The operation algorithm implementation unit may include a power supply unit block, a measurement device block, and an operation algorithm implementation unit block corresponding to the power supply unit, the measurement device, and the operation algorithm implementation unit; and, the power supply unit block, the measurement device block, and the operation algorithm. Including the multi-speed signal block to generate the operation control signal according to the state of the implementation block, and transmits the operation control signal to the power supply block, the measurement device block, the operation algorithm implementation block; includes, the power supply The block, the measuring device block, and the operation algorithm implementation block are characterized in that the operation of the power supply unit, the measurement device and the operation algorithm implementation unit is controlled as the block receives the operation control signal.

상기 다중 속도 신호 블록은 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)인 경우에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The multi-speed signal block includes the power supply block, the measurement device block, and the operation algorithm implementation block in an initial state (IS, Initial Stage), a system test state (ST, System Test), a normal operation state (NP), and It is characterized in that the operation control signal is generated by assigning different weights depending on the case of a normal stop (NS).

상기 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 PV 모델링부; 그리고, 상기 PV 모델링부 및 상기 동작알고리즘 구현부가 상기 전원 공급부 또는 상기 측정장치로부터 데이터를 전달받도록 하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 동작 알고리즘 구현부 블록은 상기 PV 모델링부에 대응되는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과, 상기 통신부에 대응되는 통신부 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A PV modeling unit that mathematically simulates the solar power system; And, the PV modeling unit and the communication algorithm to implement the operation algorithm to receive data from the power supply unit or the measurement device; further comprises; the operation algorithm implementation block includes a PV modeling unit corresponding to the PV modeling unit It characterized in that it further comprises an algorithm block, and a communication unit block corresponding to the communication unit.

상기 다중 속도 신호 블록은 하기의 식 2로부터 샘플링 시간을 산출하고, 상기 샘플링 시간을 하기의 식 3에 적용하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The multi-rate signal block is characterized in that it calculates the sampling time from Equation 2 below and applies the sampling time to Equation 3 below to generate the motion control signal.

[식 2] [Equation 2]

Figure pat00001
Figure pat00001

[식 3][Equation 3]

Figure pat00002
Figure pat00002

(식 2에서, 위의 S1은 전원 공급부 블록 동작 제어 신호, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록의 동작 제어 신호, S3는 측정장치 블록의 동작 제어 신호, S4는 통신부 블록의 동작 제어 신호, S5는 동작알고리즘 구현부 블록의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과 동작알고리즘 구현부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMU는 측정장치 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, 그리고 tCU는 통신부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간임. 식 3에서, tFunction Block은 전원 공급부 블록, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록, 측정장치 블록, 통신부 블록 및 동작알고리즘 구현부 블록인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간, ts는 기준(standard) 샘플링 시간이고,

Figure pat00003
은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)임.)(In Equation 2, S 1 above is the power supply block operation control signal, S 2 is the operation control signal of the algorithm block including the PV modeling unit, S 3 is the operation control signal of the measurement device block, S 4 is the operation of the communication unit block The control signal, S 5 is the motion control signal of the motion algorithm implementation block, t DC is the sampling time to control the operation of the power supply block, t MC is the operation of the algorithm block and the motion algorithm implementation block including the PV modeling unit Sampling time to control, t MU is the sampling time to control the operation of the measuring device block, and t CU is the sampling time to control the operation of the communication block In equation 3, t Function Block includes the power supply block and the PV modeling section the algorithm block, measuring block, the communication block and the operation algorithm implemented subblock sampling time, t s is the reference (standard) sampling time of each function block ,
Figure pat00003
Is the load weight according to the state of the function block.)

상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은, 상기 태양광 발전 시스템의 태양전지의 변수와, 외부 환경정보 데이터를 입력받아 하기의 식 1을 이용하여 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 계산하는 제1 계산함수; 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받고 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 이용하여 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값을 계산하는 제2 계산함수; 그리고, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 상기 제2 계산함수에서 계산된 상기 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 기준 전압 및 기준 전류를 계산하는 태양전지 어레이 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The algorithm block including the PV modeling unit is a first for calculating the open circuit voltage value and the short circuit current value using Equation 1 below by receiving the variables of the solar cell of the solar power system and external environmental information data. Calculation function; Receive an input current and an input voltage of the grid-connected solar inverter from the measuring device and calculate a bias current value and a bias voltage value using the open circuit voltage value and a short circuit current value calculated in the first calculation function. A second calculation function; And, receiving the input current and input voltage of the grid-connected solar inverter from the measuring device, the open circuit voltage value and the short circuit current value calculated in the first calculation function, the calculated in the second calculation function And a solar cell array modeling unit that calculates a reference voltage and a reference current using the bias current value, the bias voltage value, and the external environment information data.

[식 1] [Equation 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

(식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항임.)(In equation 1, V oc is the maximum output voltage of the photovoltaic system, I sc is the maximum output current of the photovoltaic system, N s is the number of PV modules connected in series, n is the abnormal coefficient of the diode, V t is the diode Terminal voltage, I sat is the diode saturation current, N p is the number of PV modules connected in parallel, I ph is the photocurrent, and R s is the resistance of the series PV cell.)

상기 제2 계산함수는, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 큰 경우, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전압을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값으로 설정하며, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 작거나 같은 경우, 상기 개방 회로 전압값을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값을 설정하는 것을 특징으로 한다.The second calculation function, when the output current of the grid-connected solar inverter received from the measuring device is greater than the short-circuit current value, biases the output voltage of the grid-connected solar inverter received from the measuring device Set as a voltage value, set the short circuit current value as the bias current value, and when the output current of the grid-connected solar inverter received from the measuring device is less than or equal to the short circuit current value, the open circuit The voltage value is set to the bias voltage value, and the short circuit current value is set to the bias current value.

상기 태양전지 어레이 모델링부는, 상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 Vmod(k) 및 Imod(k)를 생성하는 제1 태양전지 어레이 모델링부;를 더 포함하고, 상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은 상기 제2 계산함수의 출력값과 상기 제1 태양전지 어레이 모델링부의 출력값 중 최소값 및 최대값을 추출하고 속도 제한 및 포화를 적용시켜 상기 기준 전압과 상기 기준 전류를 획득하는 것을 특징으로 한다.The solar cell array modeling unit receives the output current and output voltage of the grid-connected photovoltaic inverter from the measuring device, the open circuit voltage value and the short circuit current value calculated in the first calculation function, and the external environment. A first solar cell array modeling unit that generates V mod (k) and I mod (k) using information data; further includes an algorithm block including the PV modeling unit and the output value of the second calculation function and the It is characterized in that the reference voltage and the reference current are obtained by extracting a minimum value and a maximum value among the output values of the first solar cell array modeling unit and applying speed limitation and saturation.

본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법은 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인터버의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하는 측정장치와, 다중 속도 신호 블록을 구비하는 동작알고리즘 구현부를 포함하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 다중 속도 신호 블록이 상기 전원 공급부, 상기 측정장치와 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 블록을 제어하는 동작 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 블록들이 상기 동작 제어 신호에 따라 동작 제어되는 단계; 상기 동작알고리즘 구현부에 대응되는 블록이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 기준전압, 기준전류를 생성하여 전원 공급부에 대응되는 블록으로 전달하는 단계; 그리고, 상기 전원 공급부에 대응되는 블록이 상기 기준전압, 상기 기준전류를 이용하여 상기 전원 공급부를 구동제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The operation control method of a solar simulator according to an embodiment of the present invention includes a measuring device for measuring output current and output voltage of a grid-connected solar inverter connected to a solar simulator including a power supply unit, and a multi-rate signal block In the control method of the operation control system of a solar simulator including a motion algorithm implementation unit having a, The multi-speed signal block is a motion control signal for controlling the power supply unit, the measuring device and the operation algorithm implementation unit respectively block Generating a; The blocks are motion-controlled according to the motion control signal; Generating a reference voltage and a reference current using blocks of the PV cell, external environment information, and measurement characteristic values of a solar inverter, and transmitting the blocks corresponding to the operation algorithm to the blocks corresponding to the power supply unit; And, the block corresponding to the power supply is characterized in that it comprises a; driving control of the power supply using the reference voltage and the reference current.

이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템은 태양광 시뮬레이터를 구성하는 전원 공급부, 계산부, 측정장치 및 통신부의 제어주기를 다중 속도로 적용하여 태양광 시뮬레이터에서 MPPT 알고리즘을 수행할 수 있어, 태양광 발전 시스템의 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.According to these features, the operation control system of the solar simulator according to an embodiment of the present invention is applied to the control unit of the power supply, the calculation unit, the measuring device and the communication unit constituting the solar simulator at multiple speeds in the solar simulator. Since MPPT algorithm can be performed, there is an effect of improving the performance of the solar power system.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 계통연계 태양광 인버터에 연결한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 제어 동작을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 기준 전압 및 기준 전류를 생성 과정을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 태양광 인버터의 최대 전력 포인트 검출 실험결과를 종래기술과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a schematic structure of an operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state in which the operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention is connected to a grid-connected solar inverter.
3 is a block diagram showing a control operation of the operation algorithm implementation unit of the operation control system of the solar simulator according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a process of generating a reference voltage and a reference current of an operation algorithm implementation unit in an operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of the maximum power point detection experiment of a solar inverter to which an operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention is applied, compared with the prior art.
6 is a flow chart showing a method of operating and controlling a solar simulator according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 계통연계 태양광 인버터에 연결한 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 제어를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 중 동작알고리즘 구현부의 기준 전압 및 기준 전류를 생성 과정을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 태양광 인버터의 최대 전력 포인트 검출 실험결과를 종래기술과 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a schematic structure of an operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a grid-connected operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a block diagram showing control of an operation algorithm implementation unit in an operation control system of a solar simulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. It is a block diagram showing a process of generating a reference voltage and a reference current of an operation algorithm implementation part of the operation control system of the solar simulator according to FIG. 5, and FIG. 5 is a photovoltaic system using the operation control system of the solar simulator according to an embodiment It is a graph showing the results of detecting the maximum power point of the inverter compared to the prior art, and FIG. 6 shows an embodiment of the present invention According to a flow chart illustrating a control operation of the solar simulator method.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참고로 하는 본 실시예에서, 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)은 전원 공급부(110), 측정장치(120) 및 계산부(130)를 포함하고, 계산부(130)는 전원 공급부(110) 및 측정장치(120)와 데이터를 송수신하되 시각화부(131), 전처리부(132), 제1 통신부(133), PV 모델링부(134), 동작알고리즘 구현부(135) 및 제2 통신부(136)를 포함하며 외부 단말(200)과 데이터를 송수신한다.First, in this embodiment with reference to FIGS. 1 to 5, the operation control system 100 of the solar simulator includes a power supply unit 110, a measuring device 120 and a calculation unit 130, and a calculation unit The 130 transmits and receives data to and from the power supply unit 110 and the measurement device 120, but a visualization unit 131, a pre-processing unit 132, a first communication unit 133, a PV modeling unit 134, and an operation algorithm implementation unit It includes (135) and a second communication unit 136 and transmits and receives data to and from the external terminal 200.

이때, 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)은 태양광 발전 시스템을 모의하는 태양광 시뮬레이터이자 이를 제어하는 알고리즘을 구비하는 시스템으로서, 실시간 디지털 시뮬레이터(RTDS)가 아닌 non-RTDS로 구현된다.At this time, the operation control system 100 of the solar simulator is a solar simulator simulating a solar power generation system and a system having an algorithm for controlling the solar power system, and is implemented as a non-RTDS, not a real-time digital simulator (RTDS).

태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)의 각 구성을 자세히 설명하면, 전원 공급부(110)는 프로그램 동작 가능한 DC 전원을 공급하는 장치로서, 외부 입력신호에 따라 DC 전원을 생성하여 계산부(130)의 PV 모델링부(134)로 공급한다. 한 예에서, 전원 공급부(110)는 계산부(130)로부터 명령을 전달받고 이에 따라 DC 전원을 생성한다.In detail for each configuration of the operation control system 100 of the solar simulator, the power supply unit 110 is a device that supplies programmable DC power, and generates a DC power according to an external input signal to calculate the unit 130 PV Modeling Department of 134 To supply. In one example, the power supply 110 receives commands from the calculator 130 and generates DC power accordingly.

전원 공급부(110)는 DC 전원을 증폭시키기 위한 증폭기를 더 포함하여 구현될 수 있다.The power supply unit 110 may further include an amplifier for amplifying DC power.

측정장치(120)는 전원 공급부(110)에서 출력하는 DC 전원의 출력 전류 및 출력 전압, 즉, 계통연계 태양광 인버터의 입력측 전압 및 전류를 측정하고, 이를 계산부(130)로 전달한다.The measuring device 120 measures the output current and output voltage of the DC power output from the power supply unit 110, that is, the input side voltage and current of the grid-connected solar inverter, and transmits it to the calculation unit 130.

계산부(130)의 시각화부(131)는 측정장치(120)에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 그래프로 출력하도록 시각화(visualization) 처리를 수행하고, 처리결과를 외부 단말(200)로 전달할 수 있다.The visualization unit 131 of the calculation unit 130 performs visualization processing to output the output current and output voltage of the power supply unit 110 measured by the measurement device 120 in a graph, and outputs the processing result to an external terminal. It can be delivered to (200).

또는, 시각화부(131)는 측정장치(120)에서 측정한 값을 PV 모델링부(134)에서 처리한 이후의 결과를 PV 모델링부(134)로부터 전달받고, 이를 그래프로 생성하여 외부 단말(200)로 전달할 수 있다.Alternatively, the visualization unit 131 receives the result after processing the value measured by the measurement device 120 in the PV modeling unit 134 from the PV modeling unit 134, and generates it as a graph to generate an external terminal 200 ).

한 예에서, 외부 단말(200)은 시각화부(131)의 처리결과를 전달받아 출력하는 디스플레이장치인 모니터(131a)로 구현될 수 있으며, 시각화부(131)로부터 전달받은 소프트웨어(S/W) 처리결과를 실시간 출력하되, 그래프로 출력할 수 있다.In one example, the external terminal 200 may be implemented as a monitor 131a, which is a display device that receives and outputs the processing result of the visualization unit 131, and software (S / W) received from the visualization unit 131. The result of processing can be output in real time, but it can be displayed in graph.

이때, 외부 단말(200)은 시각화부(131)로부터 전달받은 처리결과를 그래프로 출력하거나, 측정장치(120)에서 측정한 출력 전류 및 출력 전압을 데이터 자체로 출력하되, 그래프 또는 이들 데이터 출력을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI; graphic user interface)를 구비하여 데이터들을 출력하는 구조로 구현될 수 있다.At this time, the external terminal 200 outputs the processing result received from the visualization unit 131 as a graph, or outputs the output current and output voltage measured by the measurement device 120 as data itself, but outputs the graph or output of these data. A graphic user interface (GUI) may be provided and a structure for outputting data may be implemented.

다른 한 예에서, 외부 단말(200)은 디스플레이장치 외에 마우스 또는 키보드와 같은 입력장치를 더 포함할 수 있고, 외부 단말(200)은 입력신호를 계산부(130)로 전달하거나, 입력신호를 계산부(130)를 통해 전원 공급부(110)로 전달할 수 있다.In another example, the external terminal 200 may further include an input device such as a mouse or keyboard in addition to the display device, and the external terminal 200 may transmit an input signal to the calculator 130 or calculate the input signal. It may be transferred to the power supply 110 through the unit 130.

다시, 계산부(130)의 구성들을 설명하면, 전처리부(132)는 측정장치(120)로에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 시각화부(131)에서 그래프 생성에 사용 가능한 값으로 전처리한다.Again, when the components of the calculation unit 130 are described, the pre-processing unit 132 uses the output current and output voltage of the power supply unit 110 measured by the measurement device 120 to generate graphs in the visualization unit 131. Preprocess to possible values.

이때, 시각화부(131)와 전처리부(132)는 하나의 처리장치로 구성될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.At this time, the visualization unit 131 and the pre-processing unit 132 may be configured as one processing device, but is not limited thereto.

제1 통신부(133)는 제2 통신부(136)와 데이터를 송수신하는 부분으로서, TCP/IP 통신을 통해 제2 통신부(136)로부터 PV 모델링부(134)의 처리 데이터를 전달받아 시각화부(131)로 전달하거나, 시각화부(131)로부터 처리결과를 전달받아 이를 제2 통신부(136)로 전달한다. 또는, 제1 통신부(133)는 측정장치(120)의 측정값을 제2 통신부(136)를 통해 전달받아 이를 시각화부(131)로 전달한다.The first communication unit 133 is a part that transmits and receives data to and from the second communication unit 136, receives processing data from the PV modeling unit 134 from the second communication unit 136 through TCP / IP communication, and visualizes the unit 131. ), Or receive the processing result from the visualization unit 131 and transmit it to the second communication unit 136. Alternatively, the first communication unit 133 receives the measurement value of the measurement device 120 through the second communication unit 136 and transmits it to the visualization unit 131.

제1 통신부(133)와 제2 통신부(136)가 TCP/IP 통신을 통해 데이터를 송수신함에 있어서, 제1 통신부(133)가 서버이고, 제2 통신부(136)가 클라이언트로 구성된다.When the first communication unit 133 and the second communication unit 136 transmit and receive data through TCP / IP communication, the first communication unit 133 is a server, and the second communication unit 136 is configured as a client.

제2 통신부(136)는 제1 통신부(133)로부터 전달받은 시각화부(131)의 처리결과를 외부 단말(200)로 전달하되, TCP/IP 통신을 통해 외부 단말(200)과 통신을 수행할 수 있다. 이때, 외부 단말(200)로 TCP/IP 통신을 수행하는 제2 통신부(136)는 클라이언트이고, 외부 단말(200)은 제2 통신부(136)와 서버로서 TCP/IP 통신을 수행하기 위한 통신부를 더 포함하여 구성되어야 할 것이다.The second communication unit 136 transfers the processing result of the visualization unit 131 received from the first communication unit 133 to the external terminal 200, but performs communication with the external terminal 200 through TCP / IP communication. You can. At this time, the second communication unit 136 that performs TCP / IP communication to the external terminal 200 is a client, and the external terminal 200 is a communication unit for performing TCP / IP communication as a server with the second communication unit 136. It should be configured to include more.

그리고, 제2 통신부(136)는 키보드 또는 마우스와 같은 입력장치인 외부 단말(200)과 TCP/IP 통신을 수행하여 외부 단말(200)의 입력장치에서 발생된 입력신호를 전달받고, 이를 제1 통신부(133)를 통해 전처리부(132)로 전달한다. In addition, the second communication unit 136 performs TCP / IP communication with the external terminal 200, which is an input device such as a keyboard or a mouse, and receives an input signal generated by the input device of the external terminal 200, and receives the input signal. It is transmitted to the pre-processing unit 132 through the communication unit 133.

또는, 제2 통신부(136)는 외부 단말(200)로부터 입력신호를 전달받아, 이를 전원 공급부(110)로 전달한다.Alternatively, the second communication unit 136 receives an input signal from the external terminal 200 and transmits it to the power supply unit 110.

PV 모델링부(134)는 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 부분으로서, 전원 공급부(110)에서 생성된 DC 전원과 측정장치(120)에서 측정한 전원 공급부(110)의 출력 전류 및 출력 전압을 이용하여 태양광 발전 시스템의 출력을 모의한다.The PV modeling unit 134 is a part that mathematically simulates a photovoltaic power generation system, and outputs DC power generated by the power supply unit 110 and output current and output voltage of the power supply unit 110 measured by the measurement device 120. Use to simulate the output of the solar power system.

이때, PV 모델링부(134)는 전원 공급부(110)에서 생성된 DC 전원 값을 USB 통신을 통해 전달받고, 측정장치(120)의 측정값을 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter)를 통해 전달받을 수 있다.At this time, the PV modeling unit 134 may receive the DC power value generated by the power supply unit 110 through USB communication, and receive the measurement value of the measurement device 120 through a universal asynchronous receiver / transmitter (UART). have.

PV 모델링부(134)와 전원 공급부(110) 간에 USB 통신을 수행하는 일 예에서, PV 모델링부(134)는 제2 통신부(136)가 외부 단말(200)로부터 수신한 입력신호를 전원 공급부(110)에 명령으로서 전달할 수 있다.In one example of performing USB communication between the PV modeling unit 134 and the power supply unit 110, the PV modeling unit 134 receives the input signal received by the second communication unit 136 from the external terminal 200 as a power supply unit ( 110).

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(1000은 도 2에 도시한 것처럼, 분산 네트워크 시뮬레이터(500)와 추가적으로 연결될 수 있다.At this time, the operation control system 1000 of the solar simulator according to an embodiment of the present invention may be additionally connected to the distributed network simulator 500, as shown in FIG.

동작알고리즘 구현부(135)는 본 발명의 태양광 시뮬레이터 제어 시스템(100)의 동작을 제어하는 알고리즘을 포함하는 처리장치, 즉, 프로세서로서, 도 3에 도시한 것처럼, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450), 그리고 다중 속도 신호 블록(400)을 포함하여 구성된다.The operation algorithm implementation unit 135 is a processing device including an algorithm for controlling the operation of the solar simulator control system 100 of the present invention, that is, a processor, as shown in FIG. 3, the power supply block 410, It comprises an algorithm block 420 including a PV modeling unit, a measurement device block 430, a communication unit block 440, an operation algorithm implementation unit block 450, and a multi-rate signal block 400.

이때, 동작알고리즘 구현부(135)를 구성하는 블록(400, 410, 420, 430, 440, 450) 중 전원 공급부 블록(410)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 전원 공급부(110)에 대응되고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 PV 모델링부(134)에 대응되고, 측정장치 블록(430)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 측정장치(120)에 대응되고, 통신부 블록(440)은 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 제1 및 제2 통신부(133, 136)에 대응되고, 동작알고리즘 구현부 블록(450)은 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)을 구성하는 동작알고리즘 구현부(135)에 대응된다. 이들 블록(410, 420, 430, 440, 450)은 각 장치(110, 134, 120, 133, 136, 135)와 통신적으로 연결되어 신호나 데이터 값을 전달받거나 전달하는 구조를 갖는다.At this time, among the blocks 400, 410, 420, 430, 440, and 450 constituting the operation algorithm implementation unit 135, the power supply block 410 is a power supply unit 110 constituting the solar simulator operation control system 100 ), The algorithm block 420 including the PV modeling unit corresponds to the PV modeling unit 134 constituting the solar simulator operation control system 100, and the measurement device block 430 controls the solar simulator operation Corresponds to the measuring device 120 constituting the system 100, the communication unit block 440 corresponds to the first and second communication units 133 and 136 constituting the simulator operation control system 100, and the operation algorithm is implemented. The sub-block 450 corresponds to the operation algorithm implementation unit 135 constituting the solar simulator operation control system 100. These blocks (410, 420, 430, 440, 450) are connected to each device (110, 134, 120, 133, 136, 135) has a structure for receiving or transmitting a signal or data value.

이러한 동작알고리즘 구현부(135)의 동작을 설명하면, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 초기 조건(401)과 환경 데이터(402), 그리고 측정 장치블록(430)으로부터 전달받은 값을 이용하여 기준 전압(Vcmd(k)) 및 기준 전류(Icmd(k))을 생성한후 이를 이용하여 각 블록들의 동작을 제어하는데, 동작알고리즘 구현부(135)의 주요 동작으로서, 다중 속도 신호 블록(400)이 각 블록(410, 420, 430, 440, 450)을 서로 다른 시점에서 운용하도록 제어한다.When the operation of the operation algorithm implementation unit 135 is described, the algorithm block 420 including the PV modeling unit uses initial conditions 401, environment data 402, and values received from the measurement device block 430. By generating the reference voltage (V cmd (k)) and the reference current (I cmd (k)) to control the operation of each block using this, as the main operation of the operation algorithm implementation unit 135, a multi-rate signal The block 400 controls each block 410, 420, 430, 440, 450 to operate at different times.

일 실시예에서, 초기 조건(401)인 최초의 PV cell의 변수(PVparams)가 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달되고, 초기 조건(401)은 태양광 셀의 재료성분, 전기적인 특성값, 그리고 태양광 셀의 직렬 또는 병렬조합 구성방식을 포함할 수 있다.In one embodiment, the initial condition 401 is the first PV cell variable (PV params ) is transferred to the algorithm block 420 including the PV modeling unit, the initial condition 401 is the photovoltaic cell material component, electricity It can include a specific characteristic value and a series or parallel combination of solar cells.

환경 데이터(402)는 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)를 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달하는데, Ir(k) 및 Te(k)는 각각 일사량 및 온도이다.The environmental data 402 transmits external environment information, I r (k) and T e (k), to the algorithm block 420 including the PV modeling unit, where I r (k) and T e (k) are respectively irradiated. And temperature.

측정장치 블록(430)은 전원 공급부(110)에서 출력하는 DC 전원에 대해 측정한 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k))를 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)으로 전달한다.The measuring device block 430 includes an algorithm block 420 including a PV modeling unit for measuring voltage (V m (k)) and measuring current (I m (k)) measured for DC power output from the power supply unit 110. ).

측정장치 블록(430)은 통신부 블록(440)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)와 각각 연결된다.The measurement device block 430 is connected to the communication block 440 and the operation algorithm implementation block 450, respectively.

초기 조건(401), 환경 데이터(402), 측정전압 및 측정전류를 전달받은 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 기준 전류 및 기준 전압값을 생성하는 일예를 자세히 설명하면, 먼저, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 일사량(Ir(k))과 온도(Te(k))를 제1 계산함수(Fth())(421)에 대입하여 태양광 발전 시스템의 특성값으로서 개방 회로 전압값인 Voc(k)와 단락 회로 전류값인 Isc(k)를 생성하되, 다음의 식 1을 이용하여 계산한다.When the algorithm block 420 including the initial condition 401, environmental data 402, and the PV modeling unit receiving the measured voltage and the measured current is described in detail, an example of generating a reference current and a reference voltage value, first, PV modeling Algorithm block 420 including wealth substitutes solar radiation (I r (k)) and temperature (T e (k)) into the first calculation function (F th ()) 421 to obtain a characteristic value of the solar power system. As, the open circuit voltage value V oc (k) and the short circuit current value I sc (k) are generated, but are calculated using Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

위의 식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항이다. In Equation 1 above, V oc is the maximum output voltage of the photovoltaic system, I sc is the maximum output current of the photovoltaic system, N s is the number of PV modules connected in series, n is the abnormal coefficient of the diode, and V t is Diode terminal voltage, I sat is the diode saturation current, N p is the number of PV modules connected in parallel, I ph is the photocurrent, and R s is the resistance of the series PV cell.

PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 생성된 개방 회로 전압값(Voc(k))과 단락 회로 전류값(Isc(k)), 그리고 측정장치 블록(430)으로부터 전달받은 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k))를 제2 계산함수(FBias())(422)에 대입하여 태양광 발전 시스템의 바이어스 전압값인 Vb(k)와 태양광 발전 시스템의 바이어스 전류값인 Ib(k)를 생성한다.The algorithm block 420 including the PV modeling unit includes the generated open circuit voltage value (V oc (k)), the short circuit current value (I sc (k)), and the measured voltage received from the measurement device block 430 ( V m (k)) and the measured current (I m (k)) are substituted into the second calculation function (F Bias ()) (422), which is the bias voltage value of the solar power system, V b (k) and sunlight. The bias current value of the power generation system, I b (k), is generated.

도 4를 참고로 하여 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 Vb(k)와 Ib(k) 생성을 설명하면, 먼저, 제2 계산함수(422)에서 대입된 측정전압(Vm(k))과 측정전류(Im(k)), 그리고 개방 회로 전압값(Voc(k))과 단락 회로 전류값(Isc(k)) 중에서 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 큰 값을 갖는지를 판단(Im>Isc)하여, 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 큰 경우 Yes 화살표 방향을 따라 이동하여 측정전압(Vm(k))을 바이어스 전압값(Vb(k))으로 설정(Vb(k)<-Vm(k))하고 단락 회로 전류값(Isc(k))을 바이어스 전류값(Ib(k))으로 설정(Ib(k)<-Isc(k))한다.Referring to FIG. 4, when generating V b (k) and I b (k) of the algorithm block 420 including the PV modeling unit, first, the measured voltage V m substituted in the second calculation function 422 (k)) and the measured current (I m (k)) and the open-circuit voltage value (V oc (k)) and the short-circuit current value (I sc (k)) of the measured current (I m ) is the short-circuit current Determine if it has a value greater than the value (I sc ) (I m > I sc ), and if the measured current (I m ) is greater than the short-circuit current value (I sc ), move along the direction of the arrow to indicate the measured voltage (V). m (k)) to the bias voltage value (V b (k)) (V b (k) <-V m (k)) and the short circuit current value (I sc (k)) to the bias current value (I b (k)) (I b (k) <-I sc (k)).

그러나, 위의 판단(Im>Isc) 과정에서 측정전류(Im)가 단락 회로 전류값(Isc)보다 크지 않은 경우 No 화살표 방향을 따라 이동하여 개방 회로 전압값(Voc(k))을 바이어스 전압값(Vb(k))으로 설정(Vb(k)<-Voc(k))하고 단락 회로 전류값(Isc(k))을 바이어스 전류값(Ib(k))으로 설정(Ib(k)<-Isc(k))한다.However, if the measured current (I m ) is not greater than the short circuit current value (I sc ) in the above judgment (I m > I sc ) process, it moves along the direction of the No arrow (V oc (k)). ) To the bias voltage value (V b (k)) (V b (k) <-V oc (k)) and the short circuit current value (I sc (k)) to the bias current value (I b (k)) ) (I b (k) <-I sc (k)).

제2 계산함수(422)로부터 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))이 설정됨에 따라, 도 3에 도시한 것처럼 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)은 제2 계산함수(422)로부터 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))을 전달받게 되고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 태양전지 어레이 모델링부(423)는 환경 데이터(402)로부터 전달받은 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)와, 제2 계산함수(422)로부터 전달받은 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))을 모두 이용하여 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성한다.As the bias voltage value V b (k) and the bias current value I b (k) are set from the second calculation function 422, an algorithm block 420 including a PV modeling unit as shown in FIG. Receives the bias voltage value (V b (k)) and the bias current value (I b (k)) from the second calculation function 422, and models the solar cell array of the algorithm block 420 including the PV modeling unit. The unit 423 includes external environment information I r (k) and T e (k) received from the environment data 402, and a bias voltage value (V b (k)) received from the second calculation function 422. A reference voltage (V cmd (k)) and a reference current (I cmd (k)) are generated using both the over bias current value (I b (k)).

이때, 태양광 어레이 모델링부(423)는 도 4에 도시한 것처럼, 먼저 제1 태양전지 어레이 모델링부(4231)에서 제2 계산함수(422)에 대입되는 값들(Vm(k), Im(k), Voc(k), Isc(k)) 및 환경 데이터(402)로부터 전달받은 외부 환경정보인 Ir(k) 및 Te(k)를 이용하여 태양전지 모델링 전압 Vmod(k) 및 태양전지 모델링 전류 Imod(k)를 생성하고, 이를 제2 계산함수(422)에서 생성한 바이어스 전압값(Vb(k))과 바이어스 전류값(Ib(k))과 함께 연산하여 최종적으로 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성한다.At this time, the solar array modeling unit 423, as shown in FIG. 4, first, the first solar cell array modeling unit (4231), the values assigned to the second calculation function 422 (V m (k), I m (k), V oc (k), I sc (k)) and solar cell modeling voltage V mod () using external environmental information I r (k) and T e (k) received from environmental data 402 k) and the solar cell modeling current I mod (k) are generated, together with the bias voltage value (V b (k)) and the bias current value (I b (k)) generated in the second calculation function 422. Finally, the reference voltage (V cmd (k)) and the reference current (I cmd (k)) are generated.

태양광 어레이 모델링부(423)가 제2 계산함수(422)의 생성변수와 및 제1 태양전지 어레이 모델링부(4231)의 생성변수를 이용하여 기준 전압(Vcmd(k))과 기준 전류(Icmd(k))를 생성하는 예를 자세히 설명하면, 전원 공급부(110)의 모드가 CV(Constant Voltage) 모드 또는 CC(Constant Current) 모드일 때의 전압 출력값(Vout(k)) 및 전류 출력값(Iout(k))을 Vmax, Imax로 설정하고, 제2 계산함수(422)의 출력값들(Vb(k), Ib(k))과 제1 태양광 어레이 모델링부(4231)의 출력값(Vmod(k), Imod(k))들에 최소값(Min) 함수를 적용하여 Vmin 값과 Imin 값을 설정한 뒤, Vmax, Imax, Vmin, Imin 값에 각각 미분연산을 적용하여,

Figure pat00006
를 생성하고, Vmax, Imax, Vmin, Imin의 변화율을 제한하여 시스템의 허용범위를 초과하지 못하도록 적용시켜 기준 전압과 기준 전류를 획득한다.The photovoltaic array modeling unit 423 uses the generated variable of the second calculation function 422 and the generated variable of the first solar cell array modeling unit 4231 to reference voltage V cmd (k) and reference current ( In detail, an example of generating I cmd (k)), the voltage output value (V out (k)) and the current when the mode of the power supply unit 110 is a CV (Constant Voltage) mode or a CC (Constant Current) mode Set the output value (I out (k)) to V max , I max , and output values (V b (k), I b (k)) of the second calculation function 422 and the first solar array modeling unit ( After setting the V min and I min values by applying the Min function to the output values (V mod (k), I mod (k)) of 4231), V max , I max , V min , I min By applying differential operation to each value,
Figure pat00006
Create a, and limit the rate of change of V max , I max , V min , I min so that they do not exceed the allowable range of the system to obtain a reference voltage and a reference current.

다시 도 3을 참고로 하여 동작 알고리즘 구현부(135)를 계속해서 설명하면, 전원 공급부 블록(410)은 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)에서 생성된 기준 전압 및 기준 전류를 전달받아 전원 공급부(110)의 구동 제어에 참조한다.If the operation algorithm implementation unit 135 is continuously described with reference to FIG. 3 again, the power supply unit block 410 receives the reference voltage and the reference current generated by the algorithm block 420 including the PV modeling unit and receives power. Reference is made to the drive control in (110).

그리고, 통신부 블록(440)은 측정장치 블록(430) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)과 각각 연결된다. In addition, the communication unit block 440 is connected to the measurement device block 430 and the operation algorithm implementation block 450, respectively.

이때, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)은 다중 속도 신호 블록(400)으로부터 S1 내지 S5의 동작 제어 신호를 각각 수신하여 구동되고, 동작 제어 신호에 의해 각 블록이 구동됨에 따라, 각 블록에 연결된 태양광 시뮬레이터 운영 제어 시스템(100)의 장치들이 구동된다. At this time, the power supply block 410, the algorithm block 420 including the PV modeling unit, the measurement device block 430, the communication unit block 440, the operation algorithm implementation unit block 450 is from the multi-rate signal block 400 Each of the operation control signals of S 1 to S 5 is received and driven, and as each block is driven by the operation control signal, devices of the solar simulator operation control system 100 connected to each block are driven.

다중 속도 신호 블록(400)은 전원 공급부 블록(410)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)과 연결되어 구성되고, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)으로 동작 제어 신호(S1, S2, S3, S4, S5)를 각각 전달한다.The multi-rate signal block 400 is configured to be connected to the power supply block 410 and the operation algorithm implementation block 450, and includes a power supply block 410, an algorithm block 420 including a PV modeling unit, and a measuring device block. The operation control signals S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , and S 5 are transmitted to the 430, the communication unit block 440, and the operation algorithm implementation unit 450.

다중 속도 신호 블록(400)이 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)으로 동작 제어 신호를 전달하는 일 예에서, 다중 속도 신호 블록(400)은 다음의 식 2와 같이 펄스 생성(Pulse Generator) 함수(PulGen())를 이용하여 S1 내지 S5의 동작 제어 신호를 생성한다.The multi-rate signal block 400 is controlled by the power supply block 410, the algorithm block 420 including the PV modeling unit, the measurement device block 430, the communication unit block 440, and the operation algorithm implementation block 450. In an example of transmitting a signal, the multi-rate signal block 400 generates a motion control signal of S 1 to S 5 using a pulse generator function (PulGen ()) as shown in Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00007
Figure pat00007

위의 식 2에서, S1은 전원 공급부 블록(411)의 동작 제어 신호이고, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)의 동작 제어 신호이고, S3는 측정장치 블록(430)의 동작 제어 신호이고, S4는 통신부 블록(440)의 동작 제어 신호이고, S5는 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록(410)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)과 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tMU는 측정장치 블록(430)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이고, tCU는 통신부 블록(440)의 동작을 제어하는 샘플링 시간이다.In Equation 2 above, S 1 is the operation control signal of the power supply block 411, S 2 is the operation control signal of the algorithm block 420 including the PV modeling unit, and S 3 is the measurement device block 430. The operation control signal, S 4 is the operation control signal of the communication unit block 440, S 5 is the operation control signal of the operation algorithm implementation unit block 450, and t DC controls the operation of the power supply unit block 410. Sampling time, t MC is the sampling time to control the operation of the algorithm block 420 and the operation algorithm implementation block 450 including the PV modeling unit, t MU is the sampling to control the operation of the measuring device block 430 Time, t CU is a sampling time to control the operation of the communication block 440.

이때, tDC, tMC, tMU, tCU는 다음의 식 3으로부터 도출된다.At this time, t DC , t MC , t MU , and t CU are derived from the following equation 3.

[식 3][Equation 3]

Figure pat00008
Figure pat00008

위의 식 3에서, 좌변의 tFunction Block은 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간이고, 우변의 ts는 기준(standard) 샘플링 시간이고,

Figure pat00009
은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)이다. 위의 식 3은
Figure pat00010
이 기준 샘플링 시간(
Figure pat00011
)보다 크거나 같도록 하기 위해 부하 가중치가 1보다 크거나 같은 경우 수행된다.In Equation 3 above, the t Function Block on the left side is a power supply block 410, an algorithm block 420 including a PV modeling unit, a measurement device block 430, a communication unit block 440, and an operation algorithm implementation block 450 ) Is the sampling time for each functional block, t s on the right side is the standard sampling time,
Figure pat00009
Is a load weight according to the state of the functional block. Equation 3 above is
Figure pat00010
This reference sampling time (
Figure pat00011
) To be greater than or equal to 1).

이때, 기능 블록들의 상태는 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)로 구분되고, 전원 공급부(110), PV 모델링부(134)와 동작알고리즘 구현부(135), 측정장치(120), 그리고 제1 및 제2 통신부(133, 136)를 각각 운영하는 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)과 동작알고리즘 구현부 블록(450), 측정장치 블록(430) 및 통신부 블록(440)의 각 상태별 가중치는 다음의 표 1과 같이 설정된다.At this time, the state of the functional blocks is divided into an initial state (IS, Initial Stage), a system test state (ST, System Test), a normal operation state (NP, Normal Operation) and a normal stop state (NS, Normal Stop), and power Power supply unit block 410, PV for operating the supply unit 110, the PV modeling unit 134, the operation algorithm implementation unit 135, the measurement device 120, and the first and second communication units 133 and 136, respectively. The weights for each state of the algorithm block 420 including the modeling unit, the operation algorithm implementing unit block 450, the measuring device block 430, and the communication unit block 440 are set as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00012
Figure pat00012

일 실시예에서, 각 블록들의 상태별 가중치는 다음의 표 2와 같이 설정될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.In one embodiment, the weight of each block may be set as shown in Table 2 below, but is not limited thereto.

[표 2][Table 2]

Figure pat00013
Figure pat00013

이처럼, 다중 속도 신호 블록(400)이 동작 제어 신호를 이용하여 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440), 동작알고리즘 구현부 블록(450)의 동작 샘플링 시간을 제어는 구조를 가지므로, 태양광 발전 시스템의 부하에 따라 태양광 발전 시스템을 구성하는 전원 공급부(110), PV 모델링부(134)와 동작알고리즘 구현부(135), 측정장치(120), 그리고 제1 및 제2 통신부(133, 136)들이 위 블록들에 의해 구동 제어된다.As described above, the multi-rate signal block 400 uses the motion control signal to implement the power supply block 410, the algorithm block 420 including the PV modeling unit, the measurement device block 430, the communication unit block 440, and the operation algorithm Since it has a structure to control the operation sampling time of the sub-block 450, the power supply unit 110, the PV modeling unit 134 and the operation algorithm implementation unit (which constitutes the solar power system according to the load of the solar power system) 135), the measuring device 120, and the first and second communication units 133 and 136 are driven and controlled by the above blocks.

도 5를 참고하여 이를 자세히 설명하면, 도 5의 (a)에 도시한 것처럼, 종래에 태양광 시뮬레이터를 이용하여 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출하는 시험에서는 태양광 인버터가 계통에 연계되기 이전에도 태양광 발전 시스템의 전류-전압 특성 곡선에서 최대 출력 전압(Voc)을 유지하지만, 도 5의 (b)에 도시한 본 발명의 일 실시예를 적용한 태양광 시뮬레이터에서 태양광 인버터의 최대 전력 포인트를 검출하는 시험에서는 태양광 인버터가 계통에 연계된 이후에만 태양광 발전 시스템의 전류-전압 특성 곡선에서 최대 출력 전압이 나타나는 것을 확인할 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용한 경우에 실제 계통 연계 태양광 인버터의 특성을 정확하게 모의 및 시험할 수 있음을 알 수 있다. When this is described in detail with reference to FIG. 5, as shown in FIG. 5 (a), in the test for detecting the maximum power point of the solar inverter using the solar simulator, the solar inverter is not connected to the grid. Although the maximum output voltage (V oc ) is maintained in the current-voltage characteristic curve of the Edo solar power generation system, the maximum power of the solar inverter in the solar simulator to which one embodiment of the present invention shown in FIG. 5 (b) is applied In the test for detecting the point, it can be confirmed that the maximum output voltage appears in the current-voltage characteristic curve of the photovoltaic power generation system only after the photovoltaic inverter is connected to the grid, and the operation of the photovoltaic simulator according to an embodiment of the present invention It can be seen that the characteristics of the actual grid-connected solar inverter can be accurately simulated and tested when the control system is applied.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템을 적용하는 경우 태양광 발전 시스템의 성능에 영향을 미치는 계통 연계 인버터의 특성을 정확히 검출할 수 있어, 태양광 발전 시스템의 성능 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, when the operation control system of the solar simulator according to an embodiment of the present invention is applied, it is possible to accurately detect the characteristics of a grid-connected inverter that affects the performance of the solar power generation system, and thus the performance of the solar power generation system. There is an effect that can be expected to improve.

다음으로, 도 6을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법을 설명한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법은 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 위에서 설명한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)에서 수행되는 제어방법으로서, 본 실시예에 따른 제어 방법을 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 5에서 기재하고 있는 장치 구성 및 도면부호를 참조하여 설명하도록 한다.Next, an operation control method of a solar simulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The operation control method of the solar simulator according to an embodiment of the present invention is a control method performed in the operation control system 100 of the solar simulator according to an embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 1 to 5 As a description, in describing the control method according to the present embodiment, it will be described with reference to the device configuration and reference numerals described in FIGS. 1 to 5.

먼저, 다중 속도 신호 블록(400)이 식 2와 식 3, 그리고 표 1을 이용하여 PV 시뮬레이터의 구성장치에 대응되는 각 블록을 제어하는 동작 제어 신호(S1 내지 S5)를 생성(S100)한다. 이때, 다중 속도 신호 블록(400)은 PV 시뮬레이터의 구성장치인 전원 공급부(110), PV 모델링부(134), 측정장치(120), 제1 및 제2 통신부(133, 136), 동작알고리즘 구현부(135)에 각각 대응되는 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)을 제어하는 동작 제어 신호를 생성한다.First, the multi-velocity signal block 400 generates motion control signals S 1 to S 5 that control each block corresponding to the configuration device of the PV simulator using Equations 2, 3, and Table 1 (S100). do. At this time, the multi-rate signal block 400 is a power supply unit 110, a PV modeling unit 134, a measuring device 120, first and second communication units 133 and 136, which are components of the PV simulator, and an operation algorithm. A power supply block 410 corresponding to the unit 135, an algorithm block 420 including the PV modeling unit, a measuring device block 430, a communication unit block 440, and an operation algorithm implementation unit block 450 are controlled. Generate motion control signals.

이에 따라, 전원 공급부 블록(410), PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420), 측정장치 블록(430), 통신부 블록(440) 및 동작알고리즘 구현부 블록(450)이 다중 속도 신호 블록(400)으로부터 각각 동작 제어 신호를 수신(S200)하고, 동작 제어 신호에 따라 각 블록(410, 420, 430, 440, 450)이 동작(S300)한다.Accordingly, the power supply block 410, the algorithm block 420 including the PV modeling unit, the measurement device block 430, the communication unit block 440 and the operation algorithm implementation unit block 450 is a multi-rate signal block 400 Each receives a motion control signal from (S200), and each block 410, 420, 430, 440, 450 operates according to the motion control signal (S300).

그리고, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록(420)이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 기준 전압, 기준 전류를 생성하여 전원 공급부 블록(410)으로 전달(S400)한다.Then, the algorithm block 420 including the PV modeling unit generates a reference voltage and a reference current using variables of the PV cell, external environment information, and measurement characteristic values of the solar inverter and transmits the reference voltage to the power supply block 410 (S400) )do.

마지막으로, 전원 공급부 블록(410)이 기준 전압, 기준 전류를 이용하여 PV 시뮬레이터의 전원 공급부(110)를 구동제어(S500)한다.Finally, the power supply block 410 drives and controls the power supply 110 of the PV simulator using the reference voltage and reference current (S500).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템 및 방법을 수행하여 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템(100)의 구성요소들의 동작 시점을 제어함에 따라, 태양광 인버터의 특성을 실험하였을 때, 정확한 실험 결과를 얻을 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해, 태양광 발전 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 기대 효과가 있다.As such, by performing the operation control system and method of the solar simulator according to an embodiment of the present invention to control the operating point of the components of the operation control system 100 of the solar simulator, the characteristics of the solar inverter When tested, there is an effect that can obtain an accurate test result, thereby, there is an expected effect that can improve the performance of the solar power system.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

100 : 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템
110 : 전원 공급부 120 : 측정장치
130 : 계산부 131 : 시각화부
132 : 전처리부 133 : 제1 통신부
134 : PV 모델링부 135 : 동작알고리즘 구현부
136 : 제2 통신부 200 : 외부 단말
300 : 계통연계 태양광 인버터 400 : 다중 속도 신호 블록
410 : 전원 공급부 블록
420 : PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록
430 : 측정장치 블록 440 : 통신부 블록
450 : 동작알고리즘 구현부 블록100: solar simulator operation control system
110: power supply 120: measuring device
130: calculation unit 131: visualization unit
132: pre-processing unit 133: first communication unit
134: PV modeling unit 135: motion algorithm implementation unit
136: second communication unit 200: external terminal
300: grid-connected solar inverter 400: multi-speed signal block
410: power supply block
420: Algorithm block including the PV modeling unit
430: measuring device block 440: communication unit block
450: Motion algorithm implementation block

Claims (9)

태양광 발전 시스템을 모의하되, 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인터버의 입력 전류 및 입력 전압을 측정하는 측정장치; 그리고,
상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 입력 전류 및 입력 전압을 전달받아 기준 전압 및 기준 전류를 생성하여, 상기 태양광 시뮬레이터의 상기 전원 공급부에 전달하고, 동작 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부 및 상기 측정장치 및 자신의 동작 샘플링 시간을 제어하는 동작알고리즘 구현부;
를 포함하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.A measurement device that simulates a photovoltaic power generation system and measures an input current and an input voltage of a grid-connected photovoltaic inverter connected to a photovoltaic simulator including a power supply; And,
Receiving the input current and input voltage of the grid-connected solar inverter from the measuring device to generate a reference voltage and a reference current, transmits it to the power supply of the solar simulator, generates an operation control signal to generate the power supply, and An operation algorithm implementation unit for controlling the measurement device and its own operation sampling time;
Operation control system of a solar simulator comprising a. 제1항에 있어서,
상기 동작알고리즘 구현부는,
상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 대응되는 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록;과,
상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록의 상태에 따라 상기 동작 제어 신호를 생성하여, 상기 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록에 상기 동작 제어 신호를 전달하는 다중 속도 신호 블록;을 포함하고,
상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 상기 동작 제어 신호를 수신함에 따라 상기 전원 공급부, 상기 측정장치 및 상기 동작알고리즘 구현부의 동작을 제어되는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.According to claim 1,
The operation algorithm implementation unit,
A power supply unit block, a measurement device block, and an operation algorithm implementation unit block corresponding to the power supply unit, the measurement device, and the operation algorithm implementation unit;
Multiple generating the operation control signal according to the state of the power supply block, measurement device block, and operation algorithm implementation block, and transmitting the operation control signal to the power supply block, measurement device block, and operation algorithm implementation block Speed signal block; including,
Operation control of the solar simulator, characterized in that the power supply unit, the measuring device block, and the operation algorithm implementation unit block controls the operation of the power supply unit, the measurement device, and the operation algorithm implementation unit as the operation control signal is received. system. 제2항에 있어서,
상기 다중 속도 신호 블록은 상기 전원 공급부 블록, 측정장치 블록, 동작알고리즘 구현부 블록이 초기 상태(IS, Initial Stage), 시스템 시험 상태(ST, System Test), 정상 동작 상태(NP, Normal Operation) 및 정상 정지 상태(NS, Normal Stop)인 경우에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.According to claim 2,
The multi-speed signal block includes the power supply block, the measurement device block, and the operation algorithm implementation block in an initial state (IS, Initial Stage), a system test state (ST, System Test), a normal operation state (NP), and Operating control system of a solar simulator, characterized in that the operation control signal is generated by assigning different weights according to a normal stop (NS) condition. 제2항에 있어서,
상기 태양광 발전 시스템을 수학적으로 모의하는 PV 모델링부; 그리고,
상기 PV 모델링부 및 상기 동작알고리즘 구현부가 상기 전원 공급부 또는 상기 측정장치로부터 데이터를 전달받도록 하는 통신부;를 더 포함하고,
상기 동작 알고리즘 구현부 블록은 상기 PV 모델링부에 대응되는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과, 상기 통신부에 대응되는 통신부 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.According to claim 2,
A PV modeling unit that mathematically simulates the solar power system; And,
The PV modeling unit and the operation algorithm implementation unit further includes a communication unit for receiving data from the power supply unit or the measurement device;
The operation algorithm implementation unit block operation control system of a solar simulator, characterized in that it further comprises an algorithm block comprising a PV modeling unit corresponding to the PV modeling unit, and a communication unit block corresponding to the communication unit. 제4항에 있어서,
상기 다중 속도 신호 블록은 하기의 식 2로부터 샘플링 시간을 산출하고, 상기 샘플링 시간을 하기의 식 3에 적용하여 상기 동작 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
[식 2]
Figure pat00014

[식 3]
Figure pat00015

(식 2에서, 위의 S1은 전원 공급부 블록 동작 제어 신호, S2는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록의 동작 제어 신호, S3는 측정장치 블록의 동작 제어 신호, S4는 통신부 블록의 동작 제어 신호, S5는 동작알고리즘 구현부 블록의 동작 제어 신호이고, tDC는 전원 공급부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMC는 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록과 동작알고리즘 구현부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, tMU는 측정장치 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간, 그리고 tCU는 통신부 블록의 동작을 제어하는 샘플링 시간임. 식 3에서, tFunction Block은 전원 공급부 블록, PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록, 측정장치 블록, 통신부 블록 및 동작알고리즘 구현부 블록인 각 기능 블록에 대한 샘플링 시간, ts는 기준(standard) 샘플링 시간으로서 1ms이고,
Figure pat00016
은 기능 블록의 상태에 따른 부하 가중치(load weight)임.)According to claim 4,
The multi-rate signal block calculates a sampling time from Equation 2 below, and applies the sampling time to Equation 3 below to generate the motion control signal.
[Equation 2]
Figure pat00014

[Equation 3]
Figure pat00015

(In Equation 2, S 1 above is the power supply block operation control signal, S 2 is the operation control signal of the algorithm block including the PV modeling unit, S 3 is the operation control signal of the measurement device block, S 4 is the operation of the communication unit block The control signal, S 5 is the motion control signal of the motion algorithm implementation block, t DC is the sampling time to control the operation of the power supply block, t MC is the operation of the algorithm block and the motion algorithm implementation block including the PV modeling unit Sampling time to control, t MU is the sampling time to control the operation of the measuring device block, and t CU is the sampling time to control the operation of the communication block In equation 3, t Function Block includes the power supply block and the PV modeling section algorithm block, measuring block, the sampling time for the communication block and the operation algorithm implemented subblock of each functional block, t s is the reference (standard) sampling time coming And standing 1ms,
Figure pat00016
Is the load weight according to the state of the function block.) 제4항에 있어서,
상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은,
상기 태양광 발전 시스템의 태양전지의 변수와, 외부 환경정보 데이터를 입력받아 하기의 식 1을 이용하여 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 계산하는 제1 계산함수;
상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값을 이용하여 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값을 계산하는 제2 계산함수; 그리고,
상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 상기 제2 계산함수에서 계산된 상기 바이어스 전류값 및 바이어스 전압값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 참조 전압 및 참조 전류를 계산하는 태양전지 어레이 모델링부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.
[식 1]
Figure pat00017

(식 1에서, Voc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전압, Isc는 태양광 발전 시스템의 최대 출력 전류, Ns는 직렬 연결된 PV 모듈의 수, n은 다이오드의 비정상 계수, Vt는 다이오드 단자전압, Isat은 다이오드 포화 전류, Np는 병렬 연결된 PV 모듈의 수, Iph는 광전류, Rs는 직렬 PV cell의 저항임.)According to claim 4,
The algorithm block including the PV modeling unit,
A first calculation function that receives variables of the solar cell of the photovoltaic system and external environmental information data and calculates an open circuit voltage value and a short circuit current value using Equation 1 below;
Receiving an output current and an output voltage of the grid-connected solar inverter from the measuring device and calculating a bias current value and a bias voltage value using the open circuit voltage value and the short circuit current value calculated in the first calculation function A second calculation function; And,
The output current and output voltage of the grid-connected solar inverter are received from the measuring device, the open circuit voltage value and the short circuit current value calculated by the first calculation function, and the bias current calculated by the second calculation function A solar cell array modeling unit that calculates a reference voltage and a reference current using a value, a bias voltage value, and the external environment information data;
Operation control system of a solar simulator, characterized in that it comprises a.
[Equation 1]
Figure pat00017

(In equation 1, V oc is the maximum output voltage of the photovoltaic system, I sc is the maximum output current of the photovoltaic system, N s is the number of PV modules connected in series, n is the abnormal coefficient of the diode, V t is the diode Terminal voltage, I sat is the diode saturation current, N p is the number of PV modules connected in parallel, I ph is the photocurrent, and R s is the resistance of the series PV cell.) 제6항에 있어서,
상기 제2 계산함수는,
상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 큰 경우, 상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전압을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값으로 설정하며,
상기 측정장치로부터 전달받은 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류가 상기 단락 회로 전류값보다 작거나 같은 경우, 상기 개방 회로 전압값을 상기 바이어스 전압값으로 설정하고, 상기 단락회로 전류값을 상기 바이어스 전류값을 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.The method of claim 6,
The second calculation function,
When the output current of the grid-connected solar inverter received from the measurement device is greater than the short-circuit current value, set the output voltage of the grid-connected solar inverter received from the measurement device to the bias voltage value, and Set the short circuit current value to the bias current value,
When the output current of the grid-connected solar inverter received from the measuring device is less than or equal to the short circuit current value, the open circuit voltage value is set to the bias voltage value, and the short circuit current value is the bias current Operation control system of a solar simulator, characterized by setting a value. 제6항에 있어서,
상기 태양전지 어레이 모델링부는,
상기 측정장치로부터 상기 계통연계 태양광 인버터의 출력 전류 및 출력 전압을 전달받고, 상기 제1 계산함수에서 계산된 상기 개방 회로 전압값과 단락 회로 전류값, 그리고 상기 외부 환경정보 데이터를 이용하여 Vmod(k) 및 Imod(k)를 생성하는 제1 태양전지 어레이 모델링부;를 더 포함하고,
상기 PV 모델링부를 포함하는 알고리즘 블록은 상기 제2 계산함수의 출력값과 상기 제1 태양전지 어레이 모델링부의 출력값 중 최소값 및 최대값을 추출하고 속도 제한 및 포화를 적용시켜 상기 참조 전압과 상기 참조 전류를 획득하는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템.The method of claim 6,
The solar cell array modeling unit,
The output current and the output voltage of the grid-connected solar inverter are received from the measuring device, and V mod is used using the open circuit voltage value, the short circuit current value, and the external environment information data calculated in the first calculation function. A first solar cell array modeling unit generating (k) and I mod (k); further comprising,
The algorithm block including the PV modeling unit extracts a minimum value and a maximum value of the output value of the second calculation function and the output value of the first solar cell array modeling unit, and applies rate limiting and saturation to obtain the reference voltage and the reference current Operation control system of the solar simulator, characterized in that. 전원 공급부를 포함하는 태양광 시뮬레이터에 연결되는 계통연계 태양광 인터버의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하는 측정장치와, 다중 속도 신호 블록을 구비하는 동작알고리즘 구현부를 포함하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 다중 속도 신호 블록이 상기 전원 공급부, 상기 측정장치와 상기 동작알고리즘 구현부에 각각 블록을 제어하는 동작 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 블록들이 상기 동작 제어 신호에 따라 동작 제어되는 단계;
상기 동작알고리즘 구현부에 대응되는 블록이 PV cell의 변수, 외부 환경정보, 태양광 인버터의 측정 특성값을 이용하여 참조전압, 참조전류를 생성하여 전원 공급부에 대응되는 블록으로 전달하는 단계; 그리고,
상기 전원 공급부에 대응되는 블록이 상기 참조전압, 상기 참조전류를 이용하여 상기 전원 공급부를 구동제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 시뮬레이터의 운영 제어 방법.
Operation control system of a solar simulator including a measuring device measuring the output current and output voltage of a grid-connected solar inverter connected to a solar simulator including a power supply, and an operation algorithm implementation unit having a multi-speed signal block In the control method of,
Generating, by the multi-speed signal block, a motion control signal for controlling the power supply unit, the measurement device, and the operation algorithm implementation unit, respectively;
The blocks are motion-controlled according to the motion control signal;
Generating a reference voltage and a reference current using blocks of the PV cell, external environmental information, and measurement characteristic values of a solar inverter, and transmitting the blocks corresponding to the operation algorithm to the blocks corresponding to the power supply unit; And,
And a block corresponding to the power supply unit driving and controlling the power supply unit by using the reference voltage and the reference current.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001093A (en) 2021-06-28 2023-01-04 (주)피씨에스컴퍼니 Solar array simulation system
KR20230001707A (en) 2021-06-29 2023-01-05 (주)피씨에스컴퍼니 Dc common type inverter test bed system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130099479A (en) 2012-02-29 2013-09-06 목포대학교산학협력단 Method of sensorless mppt neural control for wind energy conversion systems

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130099479A (en) 2012-02-29 2013-09-06 목포대학교산학협력단 Method of sensorless mppt neural control for wind energy conversion systems

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jung, Jee-Hoon. "Power hardware-in-the-loop simulation (PHILS) of photovoltaic power generation using real-time simulation techniques and power interfaces." Journal of Power Sources 285 (2015): 137-14* *
Seo, Hyo-Ryong, et al. "Performance analysis and evaluation of a multifunctional grid-connected PV system using power hardware-in-the-loop simulation." Applied Power Electronics Conference and Exposit* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001093A (en) 2021-06-28 2023-01-04 (주)피씨에스컴퍼니 Solar array simulation system
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