[논문]계통 연계 PV-ESS 확장성 확보를 위한 병렬 DC-모듈형 PCS 설계

황락훈; 나승권; 최병상

doi:10.17661/jkiiect.2021.14.1.56

[국내논문] 계통 연계 PV-ESS 확장성 확보를 위한 병렬 DC-모듈형 PCS 설계
The bidirectional DC module type PCS design for the System Inter Connection PV-ESS of Secure to Expandability 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.14 no.1, 2021년, pp.56 - 69

황락훈 (Department of Electrical Engineering,Semyung University) , 나승권 (Department of Electrical Engineering,Semyung University) , 최병상 (Department of Electrical Engineering,Semyung University)

초록
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상용계통과 연계한 PV 시스템은 인버터의 특성과 더불어 소형, 고 역률, 낮은 고조파 출력, 고 신뢰성, 최대출력 운전, 저비용 등의 장점이 요구된다. 태양광발전시스템의 PV 에너지를 계통과 부하로 전달하기 위해 양방향의 PCS가 요구되어 진다. 본 논문에서는 태양광 발전의 ESS를 고려한 PCS를 제안하여 부하평준화를 통한 전력의 안정적인 공급을 확인하고자 한다. 이를 위해 일사량과 부하량에 따른 5단계의 동작 모드 알고리즘을 제안하고, 충/방전 제어를 위한 제어기를 설계 하였다. 양방향의 효율적인 에너지 전달을 위해 DC-link단에 양방향 컨버터 및 배터리를 연결하고, 연계형 인버터를 통해 DC-link 전압 및 인버터 출력전압을 제어하였다. 제안된 시스템의 타당성을 입증하기 위해 PSIM을 사용한 시뮬레이션을 수행하여 타당성과 안정성을 검토하였으며, 이를 확인하기 위해 3[kW] PCS를 제작하여 실험하였다. 실험결과를 통해 제안된 시스템에 요구되어지는 특성을 검증하였으며 기존 시스템에 비해 강인한 시스템을 구성하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the PV system with a link to the commercial system needs some advantages like small capacity, high power factor, high reliability, low harmonic output, maximum power operation of solar cell, and low cost, etc. as well as the properties of inverter. To transfer the PV energy of photovoltaic power generation system to the system and load, it requires PCS in both directions. The purpose of this paper is to confirm the stable power supply through the load leveling by presenting the PCS considering ESS of photovoltaic power generation. In order to achieve these purpose, 5 step process of operation mode algorithm were used according to the solar insolation amount and load capacity and the controller for charging/ discharging control was designed. For bidirectional and effective energy transfer, the bidirectional converter and battery at DC-link stage were connected and the DC-link voltage and inverter output voltage through the interactive inverter were controlled. In order to prove the validity of the suggested system, the simulation using PSIM was performed and were reviewed for its validity and stability. The 3[kW] PCS was manufactured and its test was conducted in order to check this situation. In addition, the system characteristics suggested through the test results was verified and the PCS system presented in this study was excellent and stronger than that of before system.

주제어

표/그림 (21)

그림 그림 1. ESS를 고려한 PCS 구성 Fig. 1. PCS configuration considering ESS
그림 그림 2. PCS 전력변환시스템 Fig. 2. PCS power conversion system
그림 그림 3. 태양전지 모듈의 PSPICE 등가회로 Fig. 3. PV module PSPICE equivalent circuit
그림 그림 4. 전류 및 전압 시뮬레이션 파형 Fig. 4. Simulation of current and voltage waveform
그림 그림 5. 영점 검출방식을 이용한 위상제어블록도 Fig. 5. Phase control block diagram using zero point detection method
그림 그림 6. 고조파의 존재여부에 따른 영점검출 Fig. 6. Zero point detection by presence of harmonics
그림 그림 7. 양방향 DC-DC 컨버터의 배터리 충/방전 알고리즘 Fig. 7. Battery charge/discharge algorithm of a bidirectional DC-DC converter
그림 그림 8. PCS의 양방향 컨버터 및 DC-AC 인버터 제어블록도 Fig. 8. Bidirectional converter and DC-AC inverter control block diagram of PCS
그림 그림 9. 태양광 병렬 DC-모듈형 에너지 저장장치 Fig. 9. PV parallel DC-modular ESS
그림 그림 10. PWM 컨버터 추종제어시스템 Fig. 10. PWM converter tracking control system
그림 그림 11. PWM 출력 파형 생성 Fig. 11. PWM output waveform Generation
그림 그림 12. PWM 변조 전압 피드백 Fig. 12. PWM modulation voltage-feedback
그림 그림 13. PCS 구성도 Fig. 13. PCS configuration Diagram
그림 그림 14. 제어시스템 구성도 Fig. 14. Control system configuration diagram
그림 그림 15. 3[kW] 충/방전 시뮬레이션 결과 파형 Fig. 15. 3[kW] charge/discharge simulation result waveform
그림 그림 16. 3[kW] 충/방전 실험 결과 파형 Fig. 16. 3[kW] charge/discharge experimental result waveform
그림 그림 17. 계통연계 시 충전 모드 시뮬레이션 Fig. 17. Simulation of charge mode in grid connection
그림 그림 18. 계통연계 모드 동작 시 방전 모드 시뮬레이션 Fig. 18. Simulation of discharge mode in grid connected mode operation
그림 그림 19. 배터리전력 1[kW] 시, 충/방전 전류에 따른 계통전류 실험 결과 파형 (a) C1 : 배터리전류[10A/div] (b) C2 : 계통전류[10A/div] (c) C3 : PV전압[200V/div] (d) C4 : PV전류[5A/div] Fig. 19. Experimental result waveform of gird current according to charge / discharge current at battery power 1[kW] (a) C1 : Battery current[10A/div] (b) C2 : Grid Current[10A/div] (c) C3 : PV voltage[200V/div] (d) C4 : PV Current[5A/div]
표 표 1. PCS 실험 파라미터 Table 1. PCS experimental parameter
그림 그림 20. 계통연계 시 태양전지 발전 실험 Fig. 20.l PV power generation experiment in generation of grid connection

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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