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[국내논문] 승압 초퍼 기능이 내장된 새로운 태양광 발전용 파워컨디셔너의 개발
Development of Boost Chopper with Built New Renewable Energy in Grid-Connected Distributed Power System 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.63 no.4, 2014년, pp.361 - 367  

문상필 (Dept. of Electrical Engineering, Masan University) ,  이수행 (NGP Co., LTD.) ,  김영문 (Dept. of Electrical Engineering, Masan University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper is related to a new solar power conditioner for a built-in step-up chopper function. In the first step-up chopper proposed solar PV power conditioner for mutually connected in series with the input voltage of the bypass diodes are respectively connected to the positive terminal should ins...

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문제 정의

  • 본 논문에서는 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 직류 입력전압보다 높은 실효값을 갖는 교류 출력전압을 생성할 수 있도록 하여 전력 변환부의 고효율화와, 고주파화에 의한 고기능화, 소형 및 경량화를 목표로 향후 예상되는 신 에너지를 이용한 계통연계 분산전원 시스템의 실용화와 발전에 기여할 수 있고, 특히 승압 초퍼(Boost Chopper)에서 사용한 승압 초퍼 스위칭 소자에서 펄스 폭 변조(PWM) 동작시킬 때에는 풀-브리지 파워 컨디셔너 제어부의 스위칭 소자를 고정시키고, 입력전압 이하의 출력 전압을 생성할 때에는 승압 초퍼 스위칭 소자는 작동시키지 않음으로써 스위칭 손실을 억제할 수 있고, 또 DC 링크 버스 라인 커패시터로 극성이 있는 전해 커패시터가 아닌 무극성의 일반 커패시터를 사용함으로써 파워 컨디셔너 자체를 소형화 및 경량화를 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 회로의 수명을 연장할 수 있고 손실을 대폭 저감할 수 있어 제품 자체의 상품성과 작동에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 새로운 태양광 발전용 파워 컨디셔너를 개발하는데 그 목적이 있다.
  • 본 논문에서는 계통연계형 소규모 분산형 태양광 발전시 스템의 보급을 위해서 비절연 변압기 리스 방식의 파워컨디 셔너의 새로운 회로 방식과 제어 방식을 제안하였다. 그 중에서도 태양 전지의 낮은 출력 전압을 승압하는 승압 초퍼 방식의 고효율화, 소형화를 목적으로 한 ZVS-PWM 승압 초퍼를 제안했다.
  • 본 논문에서는 계통연계형 소규모 분산형 태양광 발전시 스템의 보급을 위해서 비절연 변압기 리스 방식의 파워컨디 셔너의 새로운 회로 방식과 제어 방식을 제안하였다. 그 중에서도 태양 전지의 낮은 출력 전압을 승압하는 승압 초퍼 방식의 고효율화, 소형화를 목적으로 한 ZVS-PWM 승압 초퍼를 제안했다. 제안한 태양광 발전용 파워컨디셔너의 동작 원리를 밝히고, 제작 및 실측을 위한 회로정수의 설계, 동작 분석, 손실 분석을 하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
제안된 태양광 발전용 파워컨디셔너 방식의 특징은? ㉠ 승압 초퍼 스위치 Sc는 PWM 동작시에는 파워컨디셔 너부의 스위치를 고정시키고, 입력전압 이하의 출력 전압을 생성할 때에는 승압 초퍼 스위치Sc는 작동시키지 않기 때문에 스위칭 손실을 억제한다. ㉡ DC 링크 버스 라인 커패시터 Cc의 전압을 변화시키 면서 사용하는 것으로, 전해 커패시터를 사용할 필요가 없어 소형화, 회로의 수명 및 손실의 저감 측면에서 특징이 있다.
태양광 발전만의 독특한 특징은? 이때, 태양광 발전은 태양 에너지로부터 직접 전기를 발생시키는 데 일조를 얻을 수 있는 곳이라면 발전할 수 있다는 장점 외에, 미래의 에너지 자원으로 다른 시스템에서는 생각할 수 없는 몇 가지 독특한 특징을 가지고 있는데, 이를 정리해 보면 다음과 같다. 첫째 소음이 나오지 않고, 둘째 발전 중 CO2를 발생하지 않으며, 셋째 유지가 간단하고 자동 무인운전이 용이하며, 넷째 규모의 대소에 관계없이 일정한 효율로 발전하고, 다섯째 모듈구조로 구성되어 있기 때문에 양산성이 풍부해 규모가 크며, 여섯째 전력 수요 피크시인 주간에 발전을 한다[1-5].
승압 초퍼를 이용한 태양광 발전용 파워 컨디셔너의 단점은? 종래 대부분의 승압 초퍼를 이용한 태양광 발전용 파워 컨디셔너는 교류 전압을 생성하기 위하여 승압 초퍼를 수시로 PWM 동작시켜 초퍼의 두 출력단자 사에에 설치된 전해 커패시터를 이용하여 전압을 일정하게 유지하면서 풀-브리지(Faul-Bridge) 파워 컨디셔너를 PWM 동작시키며 교류 출력 전압을 만들어 낸다. 그러나 이와 같은 구성을 갖는 종래 승압 초퍼를 이용한 태양광 발전용 파워 컨디셔너에서는 순간 출력 전압이 입력 전압보다 낮은 때도 전해 커패시 터에 높은 전압이 항상 걸려 있는 문제점이 있을 뿐만 아니 라, 전해 커패시터를 사용함으로써 회로가 대형화화 되는 단점이 있다[6, 7].
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참고문헌 (7)

  1. Solar Energy Association [eds.], "Design and Construction revised second edition of the power generation system of solar power system", Ohmsha, May 2001 

  2. Qun zhao, fengeng Tao, Fred C. Lee Peng Xu and Jia We, "A Simple and Effective Method to Alleviate the Rectifier Reverse-Recoverry Problem in Continuous-Current-Mode Boost Converters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.16, No5, Sep.2001, pp649-658 

  3. K. Mark Smith and Keyue Ma Smedley, "A Comparison of Voltage-Mode Soft Switching Methods for PWM Converter", IEEE Transactions on Pawer Electronics, Vol.12, No.12, March. 1997,pp376-386 

  4. Marn-Go kim and Seung-Ho Baek, "High-Power-Factor Boost Rectifier with a Passive Energy Recovery Snubber", Proceeding og ICPE, Seoul, 1998, pp668-676 

  5. Akifusa Hirokazu, original Kenji, Funato Hiroto, Kenzo Kamiyama: "Study on power loss of zero-voltage switching high efficiency rectifier circuit", the Institute of Electrical Engineers Study Group document, June SPC99-69,2000, pp109-113 

  6. Chihchiang Hua, Jongrong Lin and Chihming Shen, "Implementation of a DSP-Controlled Photovoltaics System with Peak Pwer Tracking", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.45, No1, feb.1998, pp99-107 

  7. Yeong-Chau Kao tsorng-Juu Liang and Jiann-fun Chen, "Novel Maximum-Power-Point-Tracking Controller for Photovoltaic Energy Conversion System", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.48, No3,Jn.2001, pp.594-601 

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