[논문]태양광 최대전력추종 제어알고리즘 성능 비교 분석

심재휘; 강산; 김신아; 홍기남; 최주엽

[국내논문] 태양광 최대전력추종 제어알고리즘 성능 비교 분석
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심재휘 (광운대학교 임베디드SW과) , 강산 (광운대학교 임베디드SW과) , 김신아 (광운대학교 임베디드SW과) , 홍기남 (광운대학교 임베디드SW과) , 최주엽 (광운대학교 전기공학과)

As the maximum power operating point(MPOP) of photovoltaic(PV) power systems alters with changing atmospheric conditions, the efficiency of maximum power point tracking(MPPT) is important in PV power systems. Moreover, grid-connected PV system occurs some problems such as voltage inequality and harmonics. Therefore, this paper presents the results of a grid-connected PV system modeling by PSIM simulator and investigates the influence on the grid-connected PV system from aspect of power quality, i.e. voltage drop. This paper includes four MPPT algorithms; Perturbation & Observation(P&O), Improved P&O, Increment Conductance(Incond), Hysterisis simulated with irradiation changing.

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제안 방법

본 논문에서는 기존에 제안되었던 MPPT제어 알고리즘 중 P&O, Improved P&O, Incond, Hysterisis를 분석하였고, 실제 PSIM을 통하여 시뮬레이션으로 구현하였다. 제안되어진 알고리즘의 우수성을 입증하기 위하여 정상상태(Steady State)에서의 전압, 전류의 안정성, 그리고 일사량 급변시에 얼마나 빨리 정상상태에 도달하는지에 대한 추종효율을 알아보았다. 그 결과 주어진 Vref나 증분같은 변수에 따라 그 결과 파형값이 조금씩 다르기는 하지만, Improved P&O, Hysterisis, P&O, Incond 순으로 추종효율이 우수하였다.
본 논문에서는 기존에 제안되었던 MPPT제어 알고리즘 중 P&O, Improved P&O, Incond, Hysterisis를 분석하였고, 실제 PSIM을 통하여 시뮬레이션으로 구현하였다.
다음 그림 4는 네 개의 알고리즘에 시뮬레이션 결과 파형값이다. 일사량을 0.5Kw/m²에서 1.0Kw/m²으로 급격하게 변했을 경우 급격한 일사량 변화에 대하여 최대전력점에 대하여 얼마나 빨리 정상상태(Steady State)로 갈 수 있는지를 분석해 보았다. 일사량이 0.

대상 데이터

본 모델링에 포함된 PWM 제어기는 2pole, 1zero 제어기를 사용하였다.

성능/효과

그 결과 주어진 Vref나 증분같은 변수에 따라 그 결과 파형값이 조금씩 다르기는 하지만, Improved P&O, Hysterisis, P&O, Incond 순으로 추종효율이 우수하였다.
결과적으 로 Improved P&O는 추종제어가 가장 빠르기는 하나 약간의 진동 (oscillation) 이 발생하고 있음을 알 수 있다.
일사량이 0.5kW/m2에서 1kW/m2로 급변했을 경우에 Vref 파형을 살펴보면 (단 , Vref 값이 0.01인 경우) ① P&O, ③ Incond 알고리즘은 추종하는 파형이 유사함을 알 수 있으며 이 두 개의 알고리즘은 본 시뮬레이션의 조건에서 대략 0.5초 정도 지난뒤에 안정상태(Steady-State)로 돌아감을 확인할 수 있었다.
2초 정도 지난뒤에 안정상태 (Steady-State)로 돌아갔다. ② Improved 알고리즘은 추종 속도가 다른 세 알고리즘에 비해 빨라 대략 0.001초 만에 안정상태(Steady-State)로 돌아가는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으 로 Improved P&O는 추종제어가 가장 빠르기는 하나 약간의 진동 (oscillation) 이 발생하고 있음을 알 수 있다.

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