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[국내논문] 직류 커패시터 노후화에 따른 PV 인버터 동작
PV Inverter Operation according to DC Capacitor Aging 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.23 no.2, 2023년, pp.149 - 155  

윤용호 (광주대학교 전기공학과)

초록
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태양광 발전은 신재생에너지 중 가장 친숙한 발전시설로 약 10여 년 전부터 보급이 확대되기 시작해 현재 시점에서는 시스템의 유지보수관리에 대한 해결 및 기술에 관한 관심이 높아지고 있다. 특히 태양광 발전시스템의 이상 유무 및 부품 교체시기 그리고 시스템의 종합효율을 최대화할 수 있는 대책이 필요하다. 태양광발전시스템의 한 요소인 PV 인버터는 전력용 스위칭 소자에 의존하는 전력변환 시스템으로 DC/DC 컨버터 및 DC-AC 인버터 구성에 따른 직류(DC-Link) 커패시터가 사용된다. 이러한 직류 커패시터 역시 장시간 사용에 따른 노후 및 열화로 인해 PV 인버터의 발전량 감소와 전력손실 그리고 고조파(THD, 교류출력전류 종합왜형률) 증가로 신재생에너지 설비를 통한 계통 안전성(Safety)에 영향을 미치는 요인으로 분석할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 태양광발전시스템에서 현재 운영 중인 직류 커패시터 용량 상태에 따른 PV 인버터 동작 특성을 고찰함과 동시에 신재생에너지 설비의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 연구내용을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Photovoltaic power generation is the most familiar power generation facility among new and renewable energies, and its supply began to expand about 10 years ago, and at this point, interest in solutions and technologies for system maintenance management is increasing. In particular, it is necessary ...

주제어

#PV Inverter   #DC Link Capacitor   #Power Loss   #Maintenance Management  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • PV 인버터의 기본 기능 및 역할을 바탕으로 본 절에서는 직류 커패시터 1,980[㎌]으로 설계된 PV 인버터의 정상동작 특성을 확인하기 위하여 태양전지모의직류전원 장치(DC Simulator, EA-PSB91000-40)와 모의계통전원장치(AC Simulator, MX15)를 사용하여 계통연계를 구성하였다. 제조사에서 제공한 PV 인버터 재원과 국내 태양광인버터 규격 KS C 8564 (소형 태양광 발전용 인버터)를 기준으로 출력용량(전압, 전류), 효율, THD, MPPT 효율 등의 정보들을 측정하여 PV 인버터의 동작 특성을 확인하였다.
  • 이러한 직류 커패시터 역시 장시간 사용에 따른 노후 및 열화로 인해 PV 인버터의 발전량 감소와 전력손실 그리고 고조파(THD, 교류출력전류 종합왜형률) 증가로 신재생에너지 설비를 통한 계통 안전성(Safety)에 영향을 미치는 요인으로 분석할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 태양광발전시스템에서 현재 운영 중인 직류 커패시터 용량 상태에 따른 PV 인버터 동작 특성을 고찰함과 동시에 신재생에너지 설비의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 연구내용을 제안하였다.
  • 본 논문에서는 기존 태양광발전소에서 설치 및 운영중인 PV 인버터를 이용하여 직류 커패시터 노후화에 따른 PV 인버터 동작특성을 살펴보았다. 외관상PV 인버터가 정상적으로 동작할지라도 직류 커패시터의 노후 및 열화발생 정도에 따라 KS C 8564 (소형 태양광 발전용인버터) 규격을 기준을 만족하지 못하는 결과들을 보여주고 있다.
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참고문헌 (6)

  1. Chan Khon Park, "Study on the Obsolescence？Forecasting Judgment of PV Systems adapted？Micro-inverters," Journal of Korea Multimedia Society？Vol. 18, No. 7, pp. 864-872, 2015.？DOI: http://dx.doi.org/10.9717/kmms.2015.18.7.864 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Renewable Energy Equipment KS Certification Guide,？Korea Energy Agency, 

  3. KS C 8564, Small Scale Photovoltaic Inverter？(grid-tied type, stand-alone type), 2021. 

  4. Kim, Hyun Ho, "A study on the degradation？mechanism and life prediction of supercapacitors,"？Ph. D. thesis KAIST, 2015.？DOI: http://hdl.handle.net/10203/202695 

  5. Ye-Ji Kim, Seok-Min Kim, Kyo-Beum Lee, "Improving？DC-Link Capacitor Lifetime for Three-Level？Photovoltaic Hybrid Active NPC Inverters in Full？Modulation Index Range," IEEE Transactions on？Power Electronics, Vol. 36, no. 5, pp. 5250-5261,？2021.？DOI: http://10.1109/TPEL.2020.3027670 

    상세보기 crossref

  6. Jin-Geun Shon, Dong-Joon Kim, "A Simple Capacitance？Estimation Method for Failure Diagnosis of DC Link？Electrolytic Capacitor in Power Converters," Trans. on？KIEE,, vol. 59P, no. 4, pp. 378-383, 2010. 

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