태앙광 센서에 의한 태앙광 전지의 최대전력추적과 신경회로망 제어알고리즘 적용 Application of Neural Network Control Algorithm and Maximum Power Tracking of Sun Photocell using Sunlight Sensor원문보기
최근 태양광 발전시스템은 정부 에너지 정책에 의해서 널리 보급되고 있다. 여기에 광전지 전력생산의 효율을 높이기 위해서는 견실한 태양 추적식이 필요하다. 하지만 태양추적 식은 추적기술의 미비에 의해서 아직 널리 보급되지 못하고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 태양광전지의 최대전력추적을 위해서 태양광센서 및 신경회로망 제어알고리즘을 적용하였다. 태양추적 센서는 평판위에 한 개의 사각기둥과 동, 서, 남, 북 4개의 광센서로 구성된다. 태양추적 2축 제어는 두 개의 모터에 의해서 각각 동작되며, 모터의 제어 입력은 신경회로망 제어 알고리즘에 의해서 계산된다. 제안된 제어방식의 기능은 태양추적광 발전 실험에 의해서 확인하였으며, 본 논문의 태양추적방식은 고정식 보다 32[%]효율을 증가시켰다.
최근 태양광 발전시스템은 정부 에너지 정책에 의해서 널리 보급되고 있다. 여기에 광전지 전력생산의 효율을 높이기 위해서는 견실한 태양 추적식이 필요하다. 하지만 태양추적 식은 추적기술의 미비에 의해서 아직 널리 보급되지 못하고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 태양광전지의 최대전력추적을 위해서 태양광센서 및 신경회로망 제어알고리즘을 적용하였다. 태양추적 센서는 평판위에 한 개의 사각기둥과 동, 서, 남, 북 4개의 광센서로 구성된다. 태양추적 2축 제어는 두 개의 모터에 의해서 각각 동작되며, 모터의 제어 입력은 신경회로망 제어 알고리즘에 의해서 계산된다. 제안된 제어방식의 기능은 태양추적광 발전 실험에 의해서 확인하였으며, 본 논문의 태양추적방식은 고정식 보다 32[%]효율을 증가시켰다.
Recently, photovoltaic generator system is widely extended by energy policy of the government. Add to this, high efficiency of photocell power generation is steady needed to sun tracking method. However sun tracking method is not widely extended by insufficiency of tracking technology. As method of ...
Recently, photovoltaic generator system is widely extended by energy policy of the government. Add to this, high efficiency of photocell power generation is steady needed to sun tracking method. However sun tracking method is not widely extended by insufficiency of tracking technology. As method of solving this problem, this paper applied sunlight sensor and neural network control algorithm for maximum power tracking of sun photocell. Sun tracking sensor consists of one upright square pole and form light sensor of east, west, south, north on flat board. Sun tracking dual axes control is operated respectively by two motor. Motor control input is calculated by neural network control algorithm. The function of proposed control method is verified by sun tracking experiment of photocell generation. The sun tracking method of this paper is increased 32[%] efficiency more than fixed method.
Recently, photovoltaic generator system is widely extended by energy policy of the government. Add to this, high efficiency of photocell power generation is steady needed to sun tracking method. However sun tracking method is not widely extended by insufficiency of tracking technology. As method of solving this problem, this paper applied sunlight sensor and neural network control algorithm for maximum power tracking of sun photocell. Sun tracking sensor consists of one upright square pole and form light sensor of east, west, south, north on flat board. Sun tracking dual axes control is operated respectively by two motor. Motor control input is calculated by neural network control algorithm. The function of proposed control method is verified by sun tracking experiment of photocell generation. The sun tracking method of this paper is increased 32[%] efficiency more than fixed method.
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문제 정의
본 논문에서는 그림 4와 같이 연결 부분을 견고하게 하여, 강풍 또는 돌풍과 같은 급격한 기후 변화에 강인성을 갖추고, 범용 적으로 사용 할 수 있는 태양 추적기의 형태를 제안하였다.
본 논문에서는 종래에 사용되고 있는 원통형 태양추적 센서의 단점을 개선하기 위해서, 그림 2와 같은 구조의 센서를 제안하였다.
본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 최대전력추적을 위해서 태양 추적센서 및 신경망 제어 알고리즘을 적용하였고, 강풍에도 안정성을 갖출 수 있는 추적 기구를 제안하였다.
이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 새로운 방법의 2축 제어 시스템을 제안하였다.
종래의 태양추적제어 시스템에서 갖고 있던 문제점들을 해결하기 위해서, 본 논문에서는 태양추적 기기및 추적 센서의 구조를 제안하고, 신경망 제어 알고리즘을 적용하였다.
제안 방법
광 발전에 사용된 광전지 모듈(15[WP], 22[VOC], 0.95[ASC])은 400×350[mm]로 작은 크기를 사용 하였으며, 실험결과는 고정식 그리고 추적식의 응답 특성을 비교하였다.
실험결과는 시간의 변화에 따른 전압 및 전류량의 변화를 비교 하였으며, 그에 따른 전력 발생량의 변화도 비교하였다.
실험은 같은 규격의 광전지 모듈 두 개를 사용하여, 1개는 경사각 30[°]를 갖는 고정식으로, 다른 1개는 2축제어가 수행되는 태양 추적식으로 수행하였다.
제안된 태양광전지의 최대전력추적을 위한 태양추적 센서 및 추적 제어 알고리즘의 기능은 광전 변환 실험에 의해서 확인하였다.
제안된 태양추적센서는 평판위에 사각형 기둥을 세우고, 사각형 기둥의 외측 평판에 동서남북의 4곳에 광센서가 설치되어지는 구조이며, 태양이 움직일 때 기둥의 높이는 그림자의 크기와 변화 속도를 결정하므로 적정한 높이로 사용해야하며, 본 실험에서는 광센서 길이의 2배를 사용하였다.
대상 데이터
신경회로망 제어 알고리즘의 탑제에는 AVR(ATMEGA128)을 사용하였으며, 광센서는 60×80[mm] 크기의 솔라셀 (4[V], 100[mA])을 사용하였다.
추적기구의 2축 제어를 위해서 동과서 회전축에 250：1의 감속비를 갖는 DC모터(KGC26, 12[V], 1.4[W])를 사용 하였으며, 남과 북 기울기 조정에는 219：1의 감속비를 갖는 DC모터(RA-35GM07, 12[V], 12.6[W])를 사용하였다.
이론/모형
본 논문에서는 모터 제어에 델타 학습규칙을 이용한 신경회로망 자율 적응 제어 알고리즘을 적용하였다[9-10].
성능/효과
실험결과 태양 추적 식은 고정식에 비하여 약 32[%] 정도의 효율 증가를 가져 왔다.
후속연구
이와 같은 본 논문의 결과는 종래의 태양 추적 장치가 갖추고 있던 단점이 극복될 수 있어서, 앞으로 태양 추적시스템의 구성에 기여 할 것으로 기대 된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
태양광 발전시스템의 장점은?
대체에너지 중에서도 태양에너지는 자원의 무한성과 무공해성으로 많은 관심과 투자를 받고 있는 에너지원이다. 빛을 전기에너지로 변환하는 태양광 발전시스템은 일반적인 다른 발전설비에서 볼 수 있는 기계적인 회전체가 없기 때문에 소음이 없고, 수명이 길며, 유지보수비를 최소화 할 수 있는 장점을 갖추고 있고, 정부의 지원에 의해서 급속하게 보급되고 있다.
태양광 발전시스템의 단점은?
태양광 발전시스템은 다른 발전시스템과 비교하여 설비가 고가이기 때문에 발전단가가 높은 단점을 갖추고 있어서, 정격 광전 변환효율에 근접시키는 제어가 필요하다.
태양전지 판의 태양위치 추적제어의 두 가지 방식 각각의 문제점은 무엇인가?
태양전지 판의 태양위치 추적제어는 태양운동 궤적 프로그램방식과 센서를 이용한 추적방식으로 나눌 수있다. 태양운동 궤적 프로그램방식은 지구의 공전과 자전의 궤적에 바탕을 두고 있기 때문에, 날씨의 변화에 무관하게 추적을 실행하게 되며, 설치지역에 따라 프로그램의 수정이 필요 하는 단점을 갖고 있다. 센서를 이용한 추적방식은 포토센서를 이용하여 태양의 위치를 인식하고 있으나, 빛을 인지하는 센서의 구조상의 문제점 때문에, 태양 빛이 약하거나 혹은 태양이 구름에 의해 가려져 빛이 약해지면 오동작하는 문제점을 가지고 있다[4-5].
참고문헌 (10)
Dr. F. Lasnier, Tony Gan Ang, "Soiar photovoltaic Handbook", Energy Technology Division Asian Institute of Technology , Vol.1, pp.10-50, 1998.
H.J. oh, D.Y. Lee, D.S. Hyun, "An improved MPPT converter with current compensation method for small scaled PV-applications", IEEE IES, Vol.2, pp.1113-1118, 2002.
R. Andoubi, A. Mami, G. Dauphin, M. Annabi, "Bond graph modelling and dynamic study of a photovoltaic system using MPPT buck-boost converter", IEEE ICS, Vol.3, pp. 200-205, 2002.
"포토 다이오드를 이용한 태양 추적센서" 특허 제 10-0369893, 한국에너지 기술연구원.
"렌즈를 이용한 태양광 추적장치" 특허 제10-0427690, 신병한.
"태양광 위치 추적 발전 장치" 특허 제 10-0814343, 미래에너지 기술(주).
G. Feng, "An approach to adaptive control of Fuzzy dynamic system". IEEE Trans. Fuzzy syst., Vol. 10, pp.268-1039, April 2002.
Seong-Su Lee, Young-Wook Kim, Hun Oh, and Wal-seo Park, "Implementation of self-adaptive system using the algorithm of Neural Network Learning Gain," International Journal of control, Automation, and systems, Vol. 6, No. 3, pp.453-459, June 2008.
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