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태양광 발전 부스트 컨버터를 이용한 인버터 PCS 특성
Characteristic PCS of Inverter by Boost Converter of PV Generation 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.22 no.6 = no.93, 2018년, pp.654 - 664  

황락훈 (세명대학교 전기공학과) ,  나승권 (한국폴리텍대학 강릉캠퍼스 전자통신학과) ,  오상학 (세명대학교 전기공학과)

초록
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본 논문은 전압형인버터를 교류전원과 동기 시켜서 운전하고 정상상태에서는 전원으로부터 운전하고 정상상태에서는 전원에서 직류 측에 연결된 축전지를 태양전지를 이용한 광기전력효과와 함께 PCS (power conditioner system)의 동작으로 일정전압을 충전하게 되며, 전원의 차단, 전원의 전압변동 및 부하전류의 변화에도 일정한 전압을 유지하도록 하였다. 태양광 발전시스템을 승압쵸퍼와 단상 PWM (pulse width modulation) 전압형인버터를 사용하여 전원차단 경우나 전압변동 및 부하변동에 의한 출력전류 변화에도 일정한 출력전압을 유지하고 EESS (electric energy storage system)를 상시 운영하여 약 10~20% 전력절감효과를 얻을 수 있는 에너지절약 전원복합형 전력변환장치로 구성되어 있다. 출력은 PWM방식에 의하여 양호한 파형이 되도록 하고 전원차단과 부하의상태의 변화 및 전원 전압 변동에도 일정한 전압으로 출력됨을 실험을 통하여 확인 할수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, this system is operated by PCS that is driven by being synchronized voltage fed inverter and AC source, and in the steady state of power source charge battery connected to DC side with solar cell using a photovoltaic (PV) that it was so called constant voltage charge. it can cause the...

주제어

#PCS   #EESS   #Photovoltaic   #PWM   #Solar cell   #AC source   #PV generation  

표/그림 (21)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 전압형인버터의 PWM변조를 16단계로 변화시켜 제어하고, 상용교류전원과 동기시켜 운전하면 전원의 차단시, 상용 교류전원의 변동과 부하 변동의 경우에 상시에는 태양전지에 의한 DC충전 등으로 운전될 수 있는 등 태양 전지 모듈에서 발생되는 전기에너지를 축전지에 충전하지 않고 순시적으로 전원 측으로 보내주는 태양광과 계통 연계를 위한 인터페이스 회로로서의 타당성을 실험을 통해 검증하였다.

가설 설정

  • 인버터가 교류전원에서 정류한 직류를 공급받아 교류로 변환하여 전력을 공급하며 정전 시에는 축전지에서 전력을 공급받아 동작하는 방식과 평시에 교류입력이 바이패스(by-pass_)되어 부하에 전력을 공급하다가 정전 시에 축전지에 의한 인버터구동으로 정전을 대비하는 방식 등이 있으나 이들 방식 모두 장치가 켜지고 복잡한 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 전원과 전압형인버터를 리액턴스에 의하여 결합하여 전압조정과 정전에 대비한 전원장치에 관한 연구로 가변부하에 안정된 교류를 공급하였다. 전압형인버터는 교류 전원전류가 정현파로 되는 특징을 가지고 있으며 이 장치는 고 역률의 운전으로 직류 정전압을 출력하는 장치, 전력계통의 무효전력을 보상해 역률을 개선시켜 전력계통의 경제적 운용을 이루게 하는 SVC(static var compensator)의 분야 등에 응용되어 왔으나 본 연구에서는 교류입력전류가 정현파로 되는 특징과 직류 측에 전력을 공급하는 특성을 이용하였다.
  • 그림 20은 최대출력전압인 태양 전지 모듈의 출력전압을 200V로 제어하면서 출력이 350 W일 때 계통전압과 출력전압을 나타내고 있다. 인버터의 출력파형으로 출력전류의 증감에 따른 출력전압과 출력전류 파형을 측정한 것이다. 부하를 계통에 연결하여 측정한 것으로 전류가 전압과 정확히 180°의 위상차를 가지고 부하변동에 관계없이 전원파형에 근사하게 동작하는 것을 알 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양에너지 시스템이나 풍력발전 시스템의 결점은 무엇인가? 그중에서도 청정에너지원(clear energy)으로서 무진장의 태양에너지나 지역성 또는 기후에 따라 변할 수도 있지만 풍력에 의한 발전 등은 환경 오염문제, 연료보급을 필요로 하지 않는다는 등 많은 장점을 가지고 있다. 이와 같은 태양에너지 시스템이나 풍력발전 시스템은 전력수요 증가에 추종하여분할증강이 가능한 특징을 가지고는 있지만, 이 시스템을 각각 단독으로 연속 발전할 수 없는 결점을 갖고 있다. 태양광 발전시스템은 태양전지에서 출력되는 전력을 수용자가 안전하게 양질의 전기를 사용할 수 있도록 하는 전력변환 제어시스템이라 할 수 있다.
태양광 발전시스템이란? 이와 같은 태양에너지 시스템이나 풍력발전 시스템은 전력수요 증가에 추종하여분할증강이 가능한 특징을 가지고는 있지만, 이 시스템을 각각 단독으로 연속 발전할 수 없는 결점을 갖고 있다. 태양광 발전시스템은 태양전지에서 출력되는 전력을 수용자가 안전하게 양질의 전기를 사용할 수 있도록 하는 전력변환 제어시스템이라 할 수 있다. 태양전지의 출력은 직류인데 비하여, 부하의 대부분을교류부하이기 때문에 태양전지를 상용화하기위해서는 직․교류 변환장치가 필수적이며, 상용계통 (utility line)과 연계하여 운전하는 경우 단위역률을 갖는 정현파 전류 및 전압을 계통에 공급해 줄 필요가 있다.
태양광발전 출력전력이 직류전력이기 때문에 존재하는 특징은 무엇인가? 태양광발전 출력전력이 직류전력이라는 것은 잘 알려진 사실이다. 그러한 이유 때문에 전력을 변환하여 사용한다는 것은 필수불가결한 사항이 존재하고 있는데, 우리가 일상생활에서 사용하고 있는 전기기기는 직류를 사용하는 경우도 있으나, 다른 한편으로는 교류를 사용하는 경우가 대부분에있다[1]-[3]
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참고문헌 (17)

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  17. Syed A. Raza, "How to design boost converter", https://www.hindawi.com/journals/ijp/2018/3286479/, The University of Western Ontario, London, Canada, 2012 

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