태양광 발전 부스트 컨버터를 이용한 인버터 PCS 특성

Characteristic PCS of Inverter by Boost Converter of PV Generation

Abstract

본 논문은 전압형인버터를 교류전원과 동기 시켜서 운전하고 정상상태에서는 전원으로부터 운전하고 정상상태에서는 전원에서 직류 측에 연결된 축전지를 태양전지를 이용한 광기전력효과와 함께 PCS (power conditioner system)의 동작으로 일정전압을 충전하게 되며, 전원의 차단, 전원의 전압변동 및 부하전류의 변화에도 일정한 전압을 유지하도록 하였다. 태양광 발전시스템을 승압쵸퍼와 단상 PWM (pulse width modulation) 전압형인버터를 사용하여 전원차단 경우나 전압변동 및 부하변동에 의한 출력전류 변화에도 일정한 출력전압을 유지하고 EESS (electric energy storage system)를 상시 운영하여 약 10~20% 전력절감효과를 얻을 수 있는 에너지절약 전원복합형 전력변환장치로 구성되어 있다. 출력은 PWM방식에 의하여 양호한 파형이 되도록 하고 전원차단과 부하의상태의 변화 및 전원 전압 변동에도 일정한 전압으로 출력됨을 실험을 통하여 확인 할수 있었다.

In this paper, this system is operated by PCS that is driven by being synchronized voltage fed inverter and AC source, and in the steady state of power source charge battery connected to DC side with solar cell using a photovoltaic (PV) that it was so called constant voltage charge. it can cause the effect of energy saving of electric power, from 10 to 20%. and through a normal operation of electric energy storage system (EESS). In addition, better output waveform was generated because of pulse width modulation (PWM) method, and it was Proved to test by experiment maintained constant output voltage regardless of AC source disconnection, load variation, and voltage variation of AC power source.

그림 1. 태양전지의 등가회로 Fig. 1. equivalent circuit of solar cell.

그림 2 태양전지의 MPPT 곡선 Fig. 2. MPPT curve of solar cell.

그림 3. 태양전지의 일사량에 따른 출력특성 Fig. 3. solar cell output characteristics with varying radiation.

그림 4. 태양광발전 구성도 Fig. 4. configuration of the photovoltaic system.

그림 5 전압형인버터 시스템 구성 Fig. 5. system consist of voltage source inverter.

그림 6. 부스트 컨버터(초퍼)의 회로도 Fig. 6. (a) step up chopper circuit (b) operation waveform.

그림 7. 하프 브리지 DC-DC 컨버터 Fig. 7. half-bridge DC-DC converter.

그림 8. 하프 브리지 M3, M5의 게이트 전압 Fig. 8. gate voltage of half-bridge converter M3, M5.

그림 9. 스위치 ON, 다이오드 OFF 상태일 때 Fig. 9. state of switch on, diode off.

그림 10. 스위치 OFF, 다이오드 ON 상태일 때 Fig. 10. state of switch off, diode on.

그림 11 최대 출력점 추적제어 흐름도 Fig. 11. flow chart of MPPT control.

그림 12 PCS의 구성도 Fig. 12. construction diagram of power conditioner system.

그림 13. 태양광 발전과 전체시스템 블럭도 Fig. 13. construction block diagram and PV generation.

그림 14. 제어 시스템 구성도 Fig. 14. Schematic of control system.

그림 15. PSIM모델과 DLL 소스 Fig. 15. PSIM model and DLL source.

그림 16. boost 컨버터 시뮬레이션 회로 Fig. 16. Simulation circuit of boost converter.

그림 17. 태양전지 어레이에 대한 특성곡선. Fig. 17. characteristic waveform of four solar cell.

그림 18. 부스트 컨버터 시뮬레이션 파형 Fig. 18. simulation waveform of boost converter.

그림 21. 계통 연계 시 인버터 파형 Fig. 21. Inverter waveform at system links.

그림 19. P&O MPPT 구동 파형 Fig. 19. waveform of P&O MPPT.

그림 20 부하 연결 출력전류 (350W 출력 시) Fig. 20. Output current at load connection(at output 350W)