Abstract
Recently, the installation of PV systems has been increasing due to the worldwide interest in eco-friendly and renewable solar energy. On the other hand, the output power of PV systems is influenced strongly by the surrounding weather conditions. In addition, the entire operation efficiency of PV systems may be decreased considerably even if only some of the PV modules are in the shade. In other words, the existing control method at which strings with modules in series are connected to an inverter may be not operated in the case that the string voltage in partial shade is lower than the operating range of the grid connected inverter. To overcome these problems, this paper proposes an operation efficiency improvement device of a PV system using a Li-ion battery, which can compensate for the voltage of each string in the PV system when it is partially shaded. In addition, this paper presents the modeling of the operation efficiency improvement device, including PV strings, Li-ion battery and a 3-Phase grid inverter based on the PSIM S/W. From the simulation results, it was confirmed that the proposed control method can improve the operating efficiency of PV systems by compensating for the string voltage with partial shade.
최근 전 세계적으로 에너지 고갈과 기후변화 문제로 인하여, 재생 가능하고 친환경적인 태양광전원에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나, 이러한 태양광전원은 주변 환경에 따라 출력이 크게 변동되는데, 일부 모듈에만 음영이 발생하여도 태양광전원의 전체적인 운용 효율이 상당히 저하되는 문제점을 가지고 있다. 즉, 기존의 제어방식에서는 모듈을 직렬로 연결된 스트링들이 인버터에 연계되어 있으므로, 일부 모듈에 부분 음영이 발생하면 해당 스트링의 전압이 인버터의 동작전압범위를 벗어나게 되어, 해당 스트링이 인버터에서 탈락되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 음영에 의하여 태양광 스트링이 인버터에서 탈락되는 것을 방지하기 위하여, 태양광스트링에 리튬이온전지를 연결한 태양광전원 운용효율 향상장치의 제어알고리즘을 제안한다. 또한, 전력전자 회로해석 상용 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여 태양광스트링, 리튬이온전지, 계통연계형 인버터로 구성된 태양광전원의 운용효율향상장치의 모델링을 수행하여 운용 특성을 분석한 결과, 직렬로 연결된 리튬이온전지가 부분 음영에 의하여 전압 저하를 발생한 해당 스트링의 전압을 보상함으로서, 해당 스트링이 인버터에서 탈락되는 현상을 개선하여 태양광전원의 운용효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
