[논문]태양광발전 5kW에서 발생하는 전압, 전류고조파 실측 분석

윤기갑; 조민호; 김상준; 장상옥; 안정식

[국내논문] 태양광발전 5kW에서 발생하는 전압, 전류고조파 실측 분석
A study on the measurements and analysis of harmonics obtained from 5kW PV systems 원문보기

윤기갑 (한전전력연구원 전력계통연구실) , 조민호 (한전전력연구원 전력계통연구실) , 김상준 (한전전력연구원 전력계통연구실) , 장상옥 (한전전력연구원 전력계통연구실) , 안정식 (한전전력연구원 전력계통연구실)

본 논문은 최근 대체에너지원으로 각광받고 있는 주택용 태양광발전시스템에 전력변환 장치로 이용되고 있는 계통연계형 5kW 태양광 인버터에 대한 현장 실계통의 고조파를 측정하여 전압 및 전류 고조파왜형률에 대한 분석을 시행하였다.

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

문제 정의

본 논문은 주택용 태양광발전 시스템에 전력변환 장치로 이용되고 있는 계통 연계형 5k照의 인버터에서 발생하는 전압, 전류고조 파예 대한실측을 통해 데이터를 수집 및 비교 분석하여 이에 대한 고조파의 문제점과 대웅책을 찾고자 하였다.
3병렬로 이루어져 있다. 여기서 발섕된 직류전원을 교류전원으로 변환시키기 위한 상용 변압기 방식의 3 kVA급 인버터와 이를 배천계통에 연계시키는 계통연계 . 보호설비 맟운전 자료의 측정, 감시 및 저장을 위한 데이터 모니터링 시스템으로 구성되어 있다.

제안 방법

기존에는 고조파를 25조 파 이내로 측정하였으나, 본 실험에서는 50조파까지 측정하여 실제적으로 25조 파 이후의 고조파를 분석하여 조파별 분포를 확인하였다.
데이터의 취득은 매 10분마다 1초씩 전압 및 전류 파형을 저장하였으며, 500k 샘플링을 하여 50차까지의 고조파 틀 측정하였으며 측정기간은 3박4일 동안 매 10분마다 1초씩 총데이터 144회의 데이터를 저장하였다. 본 논문에서는 3박4일의 데이터 중 24시간 측 정치를 대상으로 분석하였다.
태양광의 고조파를 측정하기 위해서 인버터 후 단 교류 출력단자에서 전압 프로브와 전류 클램프를 연결하여 측정하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 3박4일의 데이터 중 24시간 측 정치를 대상으로 분석하였다.

성능/효과

본 분석 결과를 통해 계통 연계형 SkW 태양광 인버터의 THDv, TDD_i의 값과 부하 변동에 따른 고조파의 경향을 알 수 있었으며, 고조파에 포함된 THD_v의 한계와 TDD_t 한계률 확인할 수 있었다.
그림 2부터 그림 4까지는 태양광 발전의 전압, 전류 파형을 나타낸 것이다. 전류제어를 하기 때문 예 전압파형은 일정하게 유지되며, 이에 반하여 전류 파형은 태양광이 약한 섀벽 6시에는 전류 크기가 작을 뿐 아니라 파형이 매우 일:21러져 있다가 태양광이 강해질수록(10시, 13시) 약간의 노이즈를 가진 정현파 형태를 갖추며 그 크기도 커짐을 알 수 있었다.
발생한다. 전류제어를 하여 전압의 변동은 미세하며 태양광의 세기에 따라 전류 값의 변똥이 크게 나타났다.
최대 7反Z九는 1.9%로 국내 기준치 3% 이하로 양호하며 그 중 5조 파가 15%로 코게나 단났고 15조 파 이후는 0」%이하로 미미함을 알 수 있었다.
나타낸다. 최대 전류가 흐를 때 전압 고조파는 15조 파가 최대 0.9%로 나타났으나 기본 파 대비 1% 이하로 나타나 계통에 미치는 영향이 작음을 알 수 있었다.
특히 태양광 전류 고조파는 태양광이 없는 야간시간 예는 THD]의 값이 최대 270%로 나타나 매우 좋지 않은파형을 나타내지만 계통 측에서는 의미 없는 값이므로 TDD로 분석하는 것이 타당한 것으로 사료된다.

후속연구

특히, 태양광발전의 처대출력 시간대가 하절기 peak 전력 소비 시간대와 비슷하여 대규모 집중형뿐만 아니라 주택과 건물의 지붕, 옥상 혹은 벽면 등에 설치함으로서 전력수급 불균형 해소에도 기여할 수 있고, 국토의 효율적 사용이 가능하여 전력공급원으로 그 활용가치를 더하고 있다' 그러나 산업이 발전하면서 수용가 측에서 더 나은 전력품절을 원하는 만큼 이에 부합하는 양질의 전력을 공급해야 한다. 또한 전력전자소자를 이용한 기기의 보급이 확대됨에 따라 고조파의 피해가 늘어나고 있어 이에 대한 깊은 연구가 필요하다.

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