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태양광전원과 이차전지를 이용한 독립운전 전원공급장치 제작
Development of Independent Power Supply Using PV and Battery Systems 원문보기

한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부, 2012 May 25, 2012년, pp.497 - 501  

박재범 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  유경상 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  이계호 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  송석환 (한국기술교육대학교 전기공학과) ,  노대석 (한국기술교육대학교 전기공학과)

초록
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본 논문에서는 환경오염이 거의 없고, 무한한 에너지원인 태양광을 이용하여 발전하는 PV용 독립운전 전원공급장치를 제작하였다. 이 전원공급장치는 발전된 전기 에너지를 충전 컨트롤러를 통해 이차전지 및 독립운전인버터로 전달되어 상용전원으로 사용할 수 있게 된다. 또한, 독립운전 전원공급장치는 부하의 크기를 고려하여 각각의 장비를 선정하였고, 이차전지를 이용하여 주간에 저장된 전기에너지를 발전을 하지 않는 저녁에 사용하므로 단속적인 태양광에너지의 단점을 보완하였으며, 전원공급장치에서 실시간으로 출력되는 데이터 값을 IT기술을 통하여 감시할 수 있게 구성하였다. 마지막으로 이차전지 기술을 이용하여 독립운전 전원공급장치의 신뢰성을 높였다. 이는 상용전원 공급이 제한적인 개발도상국이나 독립적인 전원이 필요한 외진 곳의 수용가에게 전기 수요를 만족시킬 수 있을 것이라고 예상된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그 이유는 이차전지의 노후화, 과충전 및 과방전에 의해 연축전지의 방전시간이 단축된다면 전원공급장치의 제 기능을 할 수 없기 때문이다. 따라서 본 논문은 LabVIEW소프트웨어를 이용하여 연축전지의 상태를 감시함으로 상술한 문제점을 해결하고자 한다. 그림 5는 연축전지의 상태를 감시하기 위한 하드웨어 구성도 이며 충·방전 시 흐르는 전류 전압 데이터를 DAQ9211, 9221을 이용하여 LabVIEW가 설치된 컴퓨터로 데이터를 전송함으로써 이차전지의 상태를 감시하게 된다.
  • 또한, 통신이 가능한 충전컨트롤러 및 독립운전 인버터를 사용해 태양광모듈에서 발전되는 데이터 값, 독립운전 인버터에서 나오는 데이터 값을 HMI S/W를 이용하여 감시할 수 있게 구성하여 편의성을 제공하였다. 마지막으로 이차전지의 SOC 및 DOD추정 기술 하에 모터부하의 출력 속도 변화에 따른 독립운전 전원공급장치의 운전능력을 시험하여 전원공급장치의 신뢰성을 향상시키고 안정적인 운전을 할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
  • 본 논문에서는 독립운전 전원공급장치에 대한 연구를 통하여 이 장치에 사용될 여러 가지 자재들을 선정함에 있어서 적절한 수 계산을 수행함으로써 자제비용을 최소로 하였다. 또한, HMI소프트웨어를 이용하여 PV용 독립운전 전원공급 장치의 발전 및 사용 전력의 데이터를 감시하여 편리성을 제공하였다.
  • 부하에 따른 전원공급장치의 동작특성을 확인하기 위해 본 논문에서는 이차전지 시험장치를 이용하여 12AH 납축전지의 모터부하 시험을 수행하였다. 모터는 160W, 240W, 250W급을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
독립운전 전원공급장치의 구성은 어떻게 되는가? 그림 1은 독립운전 전원공급장치의 구성도이다. 2개의 태양전지모듈에서 발전되는 전력을 2CH 접속 반을 이용하여 단일출력으로 충전컨트롤러에 전달하고 이차전지의 전단과, 후단에 위치한 충전컨트롤러는 이차전지의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있도록 구성하였으며 마지막으로 DC/AC인버터 및 3상 인버터를 통해 1.5KW 모터부하에 전원을 공급하도록 구성하였다.
태양광을 이용하여 독립운전을 하기 위한 구성기기 중 가장 중요한 것이 연축전지인 이유는 무엇인가? 태양광을 이용하여 독립운전을 하기 위한 구성기기 중 가장 중요한 것은 연축전지가 될 것이다. 그 이유는 이차전지의 노후화, 과충전 및 과방전에 의해 연축전지의 방전시간이 단축된다면 전원공급장치의 제 기능을 할 수 없기 때문이다. 따라서 본 논문은 LabVIEW소프트웨어를 이용하여 연축전지의 상태를 감시함으로 상술한 문제점을 해결하고자 한다.
현재 가장 신뢰할 수 있는 SOC값을 도출할 수 있는 방법은 무엇인가? 현재 가장 신뢰할 만한 SOC값을 도출할 수 있는 방법은 AH-counting법이다. 따라서 검증된 비중을 통해 AH-counting법으로 도출한 SOC값을 기준으로 하여 본 논문에서 제시한 전해액 온도를 고려한 SOC값과, 현재 주로 쓰이고 있는 출력전압에 의한 SOC값을 비교하여 연축전지 감시 장치의 신뢰성을 증명 하였다.
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