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태양광 발전 시스템에서의 벅 컨버터 제어기 설계
Design of Buck Converter Controller in a Photovoltaic Power Conditioning System 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.34 no.2, 2014년, pp.1 - 7  

박봉희 (광운대학교 전기공학과) ,  정승환 (광운대학교 로봇학부) ,  최주엽 (광운대학교 전기공학과) ,  최익 (광운대학교 로봇학부) ,  이상철 (대구경북과학기술원) ,  이동하 (대구경북과학기술원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Generally, buck converter controller is designed to control the output voltage of the converter. However, design of the controller in a photovoltaic power conditioning system is different from theoretical design guideline. The controller in a photovoltaic power conditioning system controls the input...

주제어

#벅 컨버터   #상태공간평균화 방법   #태양광발전 시스템  

AI 본문요약
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  • 스위치 상태에 따라 구한 수식의 계수를 수식 (7)에 적용하여 정리하면 수식 (8)과 같다. (8)의 행렬들에는 파라미터들의 DC값이 포함되어 있는데, 이 DC값들을 정의하기 위하여 컨버터는 태양전지의 MPP(Maximum Power Point)에 동작하고 있음을 가정한다.
  • 이것은 상태공간평균화 방법을 사용하여 선형화하는 과정에서 벅 컨버터가 정상상태임을 가정하여 소신호 성분을 모델링하였기 때문이다. 모델링한 벅 컨버터의 정상상태는 입력단의 태양광 전지의 MPP(Maximum PowerPoint)에서 이루어 졌다고 가정하였다. 이에 관한 파라미터 값들은 Table1과 Table2에 명시하였다.
  • 또한 L, C 각각에 ESR을 포함시켜서 좀 더 정확한 모델이 될 수 있도록 하였다. 이와 같은 개념으로 벅 컨버터의 모델을 제시하였으며, 회로의 다이오드와 스위치는 이상적인 동작을 하고 있다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
벅 컨버터로 구성된 태양광 PCS은 어디에 사용되고 있는가? 46%를 신재생에너지로 생산하였으며 2030년까지 총에너지의 11%를 신재생에너지로 보급한다는 장기적인 목표 하에 신재생에너지기술개발 및 보급사업 등에 대한 지원을 강화하고 있는 실정이다.그 중에서도 태양광발전(태양전지)시스템은 국내에서 가장 발달한 신재생에너지 분야 중 하나로서 선진국 기술 수준의 90% 수준이며, 벅 컨버터로 구성된 태양광 PCS는 입력전압에 대하여 출력전압을 낮추는 스텝 다운 컨버터로 배터리 충전 및 중소형 발전 시스템에 쓰이고 있다. 태양광발전 시스템에서는 일사량과 온도에 따라 태양 전지의 전압과 전류가 심하게 변동하기 때문에 MPPT 제어를 필요로 한다.
태양광발전 시스템이 MPPT 제어를 필요로 하는 이유는 무엇인가? 그 중에서도 태양광발전(태양전지)시스템은 국내에서 가장 발달한 신재생에너지 분야 중 하나로서 선진국 기술 수준의 90% 수준이며, 벅 컨버터로 구성된 태양광 PCS는 입력전압에 대하여 출력전압을 낮추는 스텝 다운 컨버터로 배터리 충전 및 중소형 발전 시스템에 쓰이고 있다. 태양광발전 시스템에서는 일사량과 온도에 따라 태양 전지의 전압과 전류가 심하게 변동하기 때문에 MPPT 제어를 필요로 한다. 이로 인하여 태양전지를 입력으로 하는 컨버터는 일반적인 모델과는 맞지 않다.
회로의 출력단을 정전압원으로 가정하고 있기 때문에 출력단의 커패시터를 제거한 이유는 무엇인가? 또한 회로의 출력단을 정전압원으로 가정하고 있기 때문에 출력단의 커패시터를 제거하였다. 이는 정전압원의 역할로 인하여 커패시터가 동작하지 않기 때문이다. 태양전지의 전압과 전류의 변동이 있는 입력단에는 입력 커패시터를 추가하였다.
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참고문헌 (4)

  1. Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications, and Design", Third Edition, John Wiley & Sons, Inc. pp. 161-172, pp. 322-337, 2003. 

  2. Moussa, W. M., Morris, J. E., "Comparison between state space averaging and PWM switch for switch mode power supply analysis", Southern Tier Technical Conference, 1990., 25 April 1990, pp. 15-21 

  3. Enslin, J. H. R., Wolf, M. S., Snyman, D. B., Swiegers, W., ""Integrated photovoltaic maximum power point tracking converter,"" IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume:44 Issue:6, pp. 769-773, npr 1997 

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  4. New Renewable Energy Center in the korea Energy Management Corporation, "Renewable Portfolio Standard" 

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