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부분 음영에서의 태양광 발전 효율을 높이기 위한 MPPT 전략
MPPT Strategy to Improve Photovoltaic Power Generation Efficiency in Partial Shadows 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.39 no.2, 2019년, pp.1 - 9  

허철영 (광운대학교, 대학원) ,  김용래 (광운대학교, 대학원) ,  이영권 (금비전자) ,  이동윤 (한국폴리텍대학) ,  최익 (광운대학교) ,  최주엽 (광운대학교)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to increase the power generation efficiency of the photovoltaic system, a new algorithm that can follow the maximum power point of the photovoltaic power generation system having nonlinear output characteristics is proposed. Conventional maximum power point tracking (MPPT) algorithms such a...

주제어

#태양광 인버터   #부분 음영   #국부적인 최대전력점 추종   #다수모듈 최대전력점 추종  

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 그림자가 발생할 경우 Multi-MPPT라는 기법을 이용하여 효율을 높일 수 있는 방안을 제시하였다. Multi-MPPT의 방식은 부스트 컨버터를 여러 대 이용하여 태양광 어레이를 각각 다른 그룹으로 나누어 MPPT를 할 수 있다.
  • 하지만 이때도 부분 음영이 발생하면 최대전력점에서 동작하지 못하므로 태양광 발전효율을 저하시킨다. 이를 높이기 위하여 인버터 한 대에 여러 대의 부스트 컨버터를 사용하여 태양광 어레이를 일부 나누어 제어하는 것과 이 때 필요한 알고리즘을 제시하고자 한다. 종래의 P&O, InCond 및 LA 기법은 부분 일사량에 따른 최대전력점 추종이 불가능하므로 이를 고려하여 개별적으로 일사량 급변 시 유용한 3-point 태양광 인버터 MPPT 알고리즘을 수행하는 부스트 컨버터에 최대전력점을 추종하는 Hybrid MPPT 기법을 사용할 수 있다2,3).

가설 설정

  • Fig. 2의 태양광 어레이 18 kW를 6 kW씩으로 세 부분으로 나누어 한 부분은 그림자가 발생하지 않고 다른 두 부분은 그림자가 발생하였다고 가정하여 나타냈다. Fig.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양전지의 미스매치 현상은 어떤 영향을 끼치는가? 태양전지의 미스매치 현상은 태양광 발전시스템의 발전효율을 악화시키며 이로 인한 모듈온도의 상승을 유발하여 장기적으로 수명을 단축시킨다1). 또한 정상상태의 태양전지의 경우 태양전지 특성곡선에서 하나의 국부점(Local maximum point)을 가지게 되지만, 이 상황에서는 다수의 국부점을 가지게 되어 정확하게 최대전력점을 추종하지 못하여 출력이 저하되므로 이를 시정하기 위한 새로운 MPPT 기법이 필요하다.
태양전지에 미스매치 현상으로 다수의 국부점을 가지게 되었을 때 어떠한 영향을 끼치는가? 태양전지의 미스매치 현상은 태양광 발전시스템의 발전효율을 악화시키며 이로 인한 모듈온도의 상승을 유발하여 장기적으로 수명을 단축시킨다1). 또한 정상상태의 태양전지의 경우 태양전지 특성곡선에서 하나의 국부점(Local maximum point)을 가지게 되지만, 이 상황에서는 다수의 국부점을 가지게 되어 정확하게 최대전력점을 추종하지 못하여 출력이 저하되므로 이를 시정하기 위한 새로운 MPPT 기법이 필요하다. 기존에 다양한MPPT 알고리즘이 사용되어 왔으나 실제로 태양광 발전소 설치 위치 및 주변 환경으로 인한 그림자로 인해 최대전력점 추종이 이루어지지 않는다.
Multi-MPPT는 무엇인가? 10에서는 부스트 한 대를 동작시킨 것과 세 대를 동작시켰을 때를 비교하는 시뮬레이션으로 구성하였으며, 한 대를 이용할 경우 3-point 알고리즘으로 구현하였으며 세 대의 경우 Multi-MPPT 알고리즘으로 각 부스트 컨버터가 3-point 알고리즘을 수행하도록 구현하였다. ‘일반 MPPT’는 부스트 컨버터 한 대를 이용한 MPPT, ‘부분 일사량을 고려한 MPPT’는 Hybrid MPPT를 이용한 MPPT 그리고 ‘Multi-MPPT’는 각 PV에 부스트 컨버터를 한 대씩 달아 총 세 대의 부스트 컨버터를 사용한 MPPT이다. PV1은 음영 효과가 없으며 PV2는 음영 효과가 10%, 그리고 PV3는 음영 효과가 0% ~ 40% 있는 상황을 모의하여 Table 3에 MPPT 효율을 비교했다.
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참고문헌 (3)

  1. Jinlei Ding, A New Method to Determine the Optimum Load of a Real Solar Cell Using the Lambert W-function, Journal of Power Electronics, Vol. 92 , No. 12, pp. 1566-1569, 2008. 

  2. Kim, D. G., 3-Point MPPT Algorithm Under Dynamic Irradiation for Photovoltaic PCS, Journal of Power Electronics, Vol.2016 , No. 7, pp. 469-470, 2016. 

  3. Kim, S. B., A Novel Hybrid MPPT Control for Photovoltaic System, Journal of Power Electronics, Vol. 2014, No. 11, pp. 7-8, 2014. 

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