This paper presents a high-efficiency power conditioning system (PCS) for grid-connected photovoltaic (PV) modules. The proposed PCS consists of a step-up DC-DC converter and a single-phase DC-AC inverter for the grid-connected PV modules. A soft-switching step-up DC-DC converter is proposed to generate a high DC-link voltage from the low PV module voltage with a high-efficiency. A DC-link voltage controller is presented for constant DC-link voltage regulation. A half-bridge inverter is used for the single-phase DC-AC inverter for grid connection. A grid current controller is suggested to supply PV electrical power to the power grid with a unity power factor. Experimental results are obtained from a 180 W grid-connected PV module system using the proposed PCS. The proposed PCS achieves a high power efficiency of 93.0 % with an unity power factor for a 60 Hz / 120 Vrms AC power grid.
In this paper, a simple control method for two-stage utility grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PCS) is proposed. This approach enables maximum power point (MPP) tracking control with post-stage inverter current information instead of calculating solar array power, which significantly simplifies the controller and the sensor. Furthermore, there is no feedback loop in the pre-stage converter to control the solar array voltage or current because the MPP tracker drives the converter switch duty cycle. This simple PCS control strategy can reduce the cost and size, and can be utilized with a low cost digital processor. For verification of the proposed control strategy, a 2.5kW two-stage photovoltaic grid-connected PCS hardware which consists of a boost converter cascaded with a single-phase inverter was built and tested.
Islanding phenomenon of a grid-connected photovoltaic (PV) power conditioning system (PCS) is said to occur if the PCS continues to power a section of the utility system after that section has been disconnected from the utility source. Since islanding creates hazards for personnel and equipment, PCSs are required to detect and prevent Et. In this paper, several islanding detection methods (IDMs) and reactive power variation method are described. Islanding test results for 9kW PCS are presented for verification.
본 논문에서는 무변압기형 3상 계통연계 PV PCS (photovoltaic power conditioning system)를 제안하였다. 태양전지의 국소 최대 전력점에서 발전하는 것을 방지하여 최대 전력점에서 발전을 하도록 개선한 P&O (perturb and observe) 방식의 MPPT (maximum power point tracking) 알고리즘을 제안하였다. 3상 전압형 인버터를 외부 직류 링크 전압제어기, 내부 전류제어기, 그리고 마이크로컨트롤러로 구현하기에 적합하도록 간단화한 공간벡터 변조법을 통해 제어하여 3상 계통연계 시 단위 역률을 실현하였다. 그리고 시스템의 안정성 향상과 역률 개선을 위해 직류 링크 전압을 더 빠르고 정확하게 제어하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 모든 알고리즘과 제어기를 하나의 마이크로컨트롤러로 구현하고 제안된 알고리즘과 제어기의 우수성을 실험을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 모듈형 계통연계 태양광 PCS (photovoltaic power conditioning system)를 제안하였다. 능동-클램프 회로와 듀얼 직렬-공진 정류 회로를 이용하여 높은 입출력 전압 비를 효과적으로 구현하고 효율을 높인 승압형 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 최대 전력점 추종 특성을 개선한 IncCond (incremental conductance) 방식의 MPPT (maximum power point tracking) 알고리즘을 사용하였다. 이 때 DC 전류 센서를 사용하지 않고 태양전지 모듈 (PV module)의 전류를 예측한다. 선형화 기법을 사용한 출력 전류 제어기로 인버터를 제어하여 단위 역률을 실현하였다. 모든 알고리즘과 제어기를 하나의 마이크로컨트롤러로 구현하고 제안된 DC-DC 컨버터와 제어기의 우수성을 실험을 통해 검증하였다.
In this paper, design and control is proposed for a four input-series-output-series-connected ZVS full bridge converter for the photovoltaic power conditioning system (PCS). The novel topology for a photovoltaic (PV) DC/DC converter that can dramatically reduce the power rating and increase the efficiency of a PV system by analyzing PV module characteristics is proposed. The control scheme, including an input voltage controller is proposed to achieve equal sharing of the input voltage as well output voltages by a four series connected module. Design methods for ZVS power stage are also introduced. The total PV system is implemented for a 250-kW PV power conditioning system (PCS). This system has only three DC/DC converters with a 25-kW power rating and uses only one-third of the total PV PCS power. The 25-kW prototype PV DC/DC converter is introduced to verify experimentally the proposed topology. In addition, an experimental result shows that the proposed topology exhibits good performance.
In this paper, a parallel operating technique for the stand alone photovoltaic (PV) power conditioning system (PCS) is proposed. The proposed parallel operating technique can increase the power rating of the system easily. Also, it provide three-phase connection function. The proposed technique does not separated master and slave system. Also, it does not use the separated synchronization line. Therefore, the PCS can supply continuous power even if one of the PCS breaks down. This technique is composed of a phase locked loop (PLL) control, droop control, current limit control and etc. Experimental result obtained on 2-kW prototype to verify the proposed technique.
Recently, because of the depletion of fossil fuels and the environmental pollution by using fossil fuels and harmfulness of atomic power plants. the interests concerning new and renewable energy resources are rising increasingly. And of all new and renewable energy sources the PV generation systems are recognized as the most useful and desirable renewable energy source in allowance for installation conditions. In this development, the 3kWp photovoltaic power generation system is realized to verify the performance of the 3kWp PCS developed by Hyundai Heavy Industries Co. (HHI). The photovoltaic array used in this system is composed of 60 modules of 50Wp capacity. The developed system is tested as procedures and items of test regulation recognized by governmen and the experimental results show the excellent electrical characteristics. Now, the 3kWp PCS developed is installed in the PV model house built in HHI plant and is being tested for practical use commercialization.
This paper proposes a power conditioning system (PCS) for distributed photovoltaic (PV) applications using an asymmetric cascaded multilevel inverter with a single PV source. One of the main disadvantages of the cascaded multilevel inverters in PV systems is the requirement of multiple isolated DC sources. Using multiple PV strings leads to a compromise in either the voltage balance of individual H-bridge cells or the maximum power point tracking (MPPT) operation due to localized variations in atmospheric conditions. The proposed PCS uses a single PV source with a flyback DC-DC converter to facilitate a reduction of the required DC sources and to maintain the voltage balance during MPPT operation. The flyback converter is used to provide input for low-voltage H-bridge cells which processes only 20% of the total power. This helps to minimize the losses occurring in the proposed PCS. Furthermore, transient analyses and controller design for the proposed PCS in both the stand-alone mode and the grid-connection mode are presented. The feasibility of the proposed PCS and its control scheme have been tested using a 1kW hardware prototype and the obtained results are presented.
This paper describes domestic technical standard of Photovoltaic(PV) PCS(Power Conditioning Systems)-Characteristics of the utility interface. This standard tests utility compatibility and personnel safety and equipment protection of PV inverter performance functions. Especially utility compatibility part includes test items of 1)voltage, current and frequency, 2)normal voltage operating range, 3)DC injection, 4)normal frequency operating range, 5)harmonics and 6)waveform distortion, 7)power factor of PV inverter. Therefore in this paper each test item of domestic technical standard is studied and analyzed and finally full tested by PV inverter performance function.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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