[논문]실제 날씨 환경에 대한 MPPT 주기 분석

김용중; 류단비; 나재호; 김효성

실제 날씨 환경에 대한 MPPT 주기 분석
Analysis on MPPT Scan Period for Real Life Environment 원문보기

김용중 (공주대학교 전기전자제어공학부) , 류단비 (공주대학교 전기전자제어공학부) , 나재호 (CM 파트너) , 김효성 (공주대학교 전기전자제어공학부)

태양광발전시스템은 설비 사용률을 최대화하기 위하여 PV 모듈을 최대 전력점에서 운전하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어가 반드시 필요하다. 기존의 MPPT 알고리즘은 경사법에 기반을 두기 때문에 일정한 MPPT 주기마다 일정한 크기의 PWM Duty 비의 자극을 주고, 그에 따른 출력 전력의 변화를 감지하여 최대 전력점을 향한 다음 운전점을 찾는다. 이러한 MPPT 알고리즘을 실제 날씨 환경에 적용할 때 최대전력을 생산하기 위한 최적의 MPPT 주기와 PWM Duty 비의 변량은 다양한 일사량의 프로파일 형태에 따라 달라진다. 그러므로 최적의 MPPT 주기와 PWM Duty 비의 변량을 결정하기 위해서는 실제 날씨 환경에서 다양한 일사량 프로파일의 패턴에 대한 분석이 필수적이다. 본 논문에서는 대한민국 중부지역의 전형적인 맑은 날씨와 흐린 날씨에서 실제 일사량을 측정, 분석하여 MPPT 목표 효율을 최대화할 수 있는 MPPT 주기를 제시하였다.

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

문제 정의

본 논문에서는 실제 날씨 환경에서 MPPT 목표 효율을 최대화할 수 있는 최적의 MPPT 주기를 결정하기 위해 대한민국 중부지역의 전형적인 맑은 날씨와 흐린 날씨에서 일사량을 측정하였고, 측정된 일사량 자료를 바탕으로 MPPT 주기에 따른 발전량을 시뮬레이션 하여 발전 효율을 분석하였다. 그 결과, 맑은 날과 흐린 날 구분하지 않고 모든 날씨 환경에서 98.
그러므로 최적의 MPPT 주기와 PWM Duty의 변량을 결정하기 위해서는 실제 날씨 환경에서 일사량의 분석이 필요하다. 본 논문에서는 실제 날씨 환경에서의 일사량을 측정하고 발전 효율을 분석하여 최적의 MPPT 제어 주기를 제시한다.

제안 방법

본 논문에서는 [그림 1]과 [그림 2]의 맑은 날과 흐린 날 취득한 실제 날씨 환경에서의 일사량 데이터를 대상으로 MPPT 주기의 설정에 따른 PV 모듈의 발전량을 시뮬레이션 하여 발전 효율을 분석하였다. [그림 3]은 MPPT 제어 주기에 따른 PV 모듈의 발전 효율을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
일사량을 측정하는 방법으로는 일사량계를 사용한 직접측정 방법과 PV 모듈의 단락 전류 Isc가 일사량에 비례하는 특성을 이용하여 PV 모듈의 Isc 변화를 관찰함으로써 일사량의 변화를 간접적으로 추정하는 방법이 있다. 본 논문에서는 경제성과 효과성을 고려하여 간접측정 방법을 채택하였다. PV 모듈의 단락 전류 Isc는 일사량에 비례하므로 날씨 변화에 따른 일사량은 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
본 논문에서 일사량 분석에 사용된 PV 모듈은 다결정 타입이며, 사양은 [표 1]과 같다. 하루 동안의 날씨 변화에 따른 일사량 분석을 위해 오전 9시부터 오후 6시까지 측정을 하였다. [그림 1]에 보이는 바와 같이 2015년 03월 23일 천안시 맑은 날의 경우 일사량은 측정을 시작한 오전 9시에 약 31%이었으며, 그 이후 한 시간 동안 7.

성능/효과

본 논문에서는 실제 날씨 환경에서 MPPT 목표 효율을 최대화할 수 있는 최적의 MPPT 주기를 결정하기 위해 대한민국 중부지역의 전형적인 맑은 날씨와 흐린 날씨에서 일사량을 측정하였고, 측정된 일사량 자료를 바탕으로 MPPT 주기에 따른 발전량을 시뮬레이션 하여 발전 효율을 분석하였다. 그 결과, 맑은 날과 흐린 날 구분하지 않고 모든 날씨 환경에서 98.5% 이상의 발전효율을 가지며 MPPT 제어 연산 시간에 따른 발전 손실을 최소로 하는 최적의 MPPT 제어 주기는 4초임을 확인하였다.
이는 제어 주기가 짧을수록 전력변환기의 정상적인 운전 시간에 대한 MPPT 제어 연산이 차지하는 시간 비율이 상대적으로 커져서 PV 모듈의 발전 효율이 감소함을 의미한다. 따라서 맑은 날과 흐린 날 구분하지 않고 모든 날씨 환경에서 높은 발전 효율을 나타내며 MPPT 제어 연산 시간에 따른 발전 손실을 최소로 하는 최적의 MPPT 제어 주기는 4초인 것으로 판단할 수 있다.
5%으로, MPPT 제어 주기에 따른 발전 효율의 변화가 거의 미미한 것을 알 수 있다. 반면에, 흐린 날의 경우에는 제어 주기가 1초 일 때 발전 효율은 99.1%이고 제어 주기가 10초이면 97.6%로 감소하여, MPPT 제어 주기에 따른 발전 효율의 변화가 크게 나타남을 알 수 있다.
이러한 MPPT 제어 주기 시뮬레이션을 통해 제어 주기가 4초 이하의 조건에서는 맑은 날과 흐린 날의 발전 효율이 98.5%이상으로 유지되지만 그 이상 길어지면 흐린 날의 발전 효율이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, MPPT 제어를 위한 연산 기간 중에는 전력변환기가 최적의 MPP에서 운전하지 못하므로 PV 모듈의 발전 손실이 발생할 수 있다.
일사량 분석 실험을 통해 맑은 날과 흐린 날의 일사량의 크기와 패턴의 차이를 확인할 수 있었다. 맑은 날은 일사량의 변화가 완만한 반면에 흐린 날은 일사량이 매우 불규칙적으로 급변하는 것을 볼 수 있다.
5%에 도달한다. 최대 일사량 시각 이후 일사량은 한 시간 동안 11.9%의 변화율로 완만히 감소하여 오후 6시에 약 0%로 수렴하는 패턴을 보였다.
이후 일사량이 불규칙 하게 감소하며 오후 6시 이후 0%로 수렴한다. 흐린 날의 일사량 분석을 통해 0.02초의 짧은 시간에도 최대 14%의 일사량 변화가 일어날 수 있으며, 맑은 날에 비해 평균적으로 적은 일사량이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
5% 정도로 낮았다. 흐린 날의 최대 일사량이 나타나는 시각과 크기는 맑은 날과 유사하지만, 구름의 영향으로 매우 짧은 시간 동안만 최대 일사량이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이후 일사량이 불규칙 하게 감소하며 오후 6시 이후 0%로 수렴한다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

실제 날씨 환경에 대한 MPPT 주기 분석
Analysis on MPPT Scan Period for Real Life Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

실제 날씨 환경에 대한 MPPT 주기 분석 Analysis on MPPT Scan Period for Real Life Environment 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

실제 날씨 환경에 대한 MPPT 주기 분석
Analysis on MPPT Scan Period for Real Life Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper