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분산전원형 PV 인버터 성능 개선을 위한 실시간 처리기반의 PV-Power-Hardware-In-Loop 시뮬레이터 개발
Development of PV-Power-Hardware-In-Loop Simulator with Realtime to Improve the Performance of the Distributed PV Inverter 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.37 no.3, 2017년, pp.47 - 59  

김대진 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실) ,  김병기 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실) ,  유경상 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실) ,  이광세 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실) ,  장문석 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실) ,  고희상 (한국에너지기술연구원 시스템융복합연구실)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the global warming threats to humanity, renewable energy is considered the key solution to overcome the climate change. In this circumstance, distributed PV systems are being expanded significantly its market share in the renewable energy industry. The performance of inverter is the most importan...

주제어

#태양광 시뮬레이터   #실시간 처리 연산   #전력 하드웨어 연계 시뮬레이션  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 분산전원형 PV 인버터 개발을 위한 3kW급 실시간 처리 기반의 PV Power-HardwareIn-Loop (PHIL) 시뮬레이터와 안정적으로 운용할 수 있는 방안을 제시하였다. 구체적으로 PV 시스템의 수학적인 모델과 실시간 연산 및 신호처리 기술 그리고 주변기기를 포함한 전체 시스템의 강건한 운영제어 알고리즘을 개발하여 MATLAB/SIMULINK로 모델링 하였다.
  • 본 논문은 분산전원형 PV 인버터 시험 평가를 위한 3 kW급 실시간 처리 기반의 RES-PV PHIL 시뮬레이터를 개발하였고, 상용화된 PV 모듈의 파라미터를 이용하여 부하 값을 변경하면서 출력 성능을 검증하였다. 또한 자체 모니터링프로그램을 이용하여 다양한 부하 패턴, 부하 속도[Ω/s] 그리고 동적 모델을 포함한 시뮬레이터의 Step time(s)을 변경해 가면서 실험을 수행하였으며, 이에 대한 주요 결과를 나타내면 아래와 같다.
  • 미국의 대표적인 IT기업 Google과 저명한 국제전기전자기술자협회 IEEE가 공동으로 주관한 ‘Little Box Challenge’란 대회를 개최4)했는데 효율과 크기가 작은 인버터 개발을 목표로 하여 2015년 개최되었다. 이 대회의 목적 또한 분산전원형 소규모 용량의 PV 발전을 위한 인버터의 성능과 크기의 최적화인데, 이를 위해 필수적으로 실제 PV를 모사하는 시뮬레이터의 개발이 필연적으로 선행되어야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PV 발전의 장점은? 이런 흐름에 맞춰 신재생에너지의 요구와 연구개발에 따른 기술고도화로 제품의 신뢰성 및 경제성 증대로 보급 확대가 더욱 촉진되었다. PV 발전은 설치의 제약이 적고 유지보수가 간편하며 태양전지의 수명이 20년 이상 장기간 운용이 가능하여, 최근 5년 동안 전 세계적으로 누적 설치 용량이 해마다 30% 가까이 상승유지하고 있다.
PV Cell은 만들어지는 재료에 따라 어떻게 나뉘는가? PV 시스템을 구성하는 기본 요소인 PV Cell은 만들어지는 재료에 따라 실리콘 반도체와 화합물 반도체로 나눌 수 있는데, 대부분의 태양광 산업에서는 PN접합의 실리콘 반도체로 만들어진다. 일사량과 온도에 따른 PV Cell의 전기적 특성을 예측하기 위한 수학적 모델은 Ideal-single-diode, Practical-single-diode, Two-diode로 나누어진다.
모듈 내의 출력 부조화는 어떻게 해결하는가? 한편, 설치된 PV Array에서 주변 환경 등 여러 요인에 의한 차광으로 음영이 발생하여 PV 모듈 간 빛의 세기가 동일하지 않아 결국 모듈 내의 출력 부조화(Mismatching) 인해 열화나 급격한 발전량 감소 문제를 일으킨다. 다이오드를 통해 위의 문제를 해결하는데, Fig. 2와 같이 PV 모듈의 직렬연결에는 Bypass 다이오드, 병렬연결에는 Blocking 다이오드를 각각 이용한다.
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참고문헌 (7)

  1. Kesler, M., Kisacikoglu, M. C., and Tolbert, L. M., Vehicle-to-grid Reactive Power Operation Using Plug-in Electric Vehicle Bidirectional Offboard Charger, IEEE Trans. Ind, Electron, Vol. 61, pp. 6778-6784, 2014. 

    상세보기 crossref

  2. Liu, H., Hu, Z., Song, Y., Wang, J., and Xie, X., Vehicle-to-grid Control for Supplementary Frequency Regulation Considering Charging Demands, IEEE Trans, Power Syst, Vol. 30, pp. 3110-3119, 2015. 

    상세보기 crossref

  3. Ma, C. and Huang, D., Comparative Study of PI Controller and Fuzzy Logic Controller for Three-phase Grid-connected Inverter, In Proceedings of the IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, Beijing, China, Vol. 7, No. 10, pp. 2067-2071, 2011. 

  4. Zhang, L., Born, R., Zhao, X., and Lai, J., A High Efficiency Inverter Design for Google Little Box Challenge, IEEE Trans. Ind, Electron, 2015 IEEE 3rd Workshop, 2015. 

  5. Faranda, R., Leva, S., and Maugeri, V., MPPT Techniques for PV Systems: Energetic and Cost Comparison, 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, pp. 1-6, 2008. 

  6. Desoto, W., Klein, S., and Beckman, W., Improvement and Validation of a Model for Photovoltaic Array Performance, Solar Energy, Vol. 80, No. 1, pp. 78-88, 2006. 

    상세보기 crossref

  7. Paul, P. S., Mondal, S., Akter, N., and Mominuzzaman, S. M., Modeling Combined Effect of Temperature and Irradiance on Solar Cell Parameters by MATLAB/Simulink," in proc. ICECE, pp.1-6, 2012. 

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