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전압 밸런싱을 위한 부스트-포워드 컨버터를 이용한 피드백 방식 차동전력조절 시스템
Feedback Differential Power Processing System using Boost-forward converter for Voltage balancing 원문보기

전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집, 2016 July 05, 2016년, pp.205 - 206  

김경탁 (숭실대학교) ,  박종후 (숭실대학교)

초록
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본 논문에서는 전압 밸런싱을 위한 부스트-포워드 컨버터를 이용한 피드백 방식 차동전력조절(DPP, Differential Power Processing) 시스템을 제안한다. 이 시스템은 서로 직렬 연결된 태양광패널을 입력으로 연결된 상태에서 DPP 컨버터가 각 태양광패널에 병렬로 연결된다. 또한 DPP 컨버터의 출력도 직렬로 연결되고 전체는 부스트 컨버터에 의해 통합되어 최종적으로 인버터를 통해 계통 및 기타 시스템에 연결된다. 이러한 구조의 DPP 시스템은 태양광패널 중의 한 부분에 그늘짐 현상이 발생할 경우 DPP 컨버터의 출력에 영향을 미치게 되어 전압불균형이 발생한다. 이는 전체 시스템의 효율과 인버터와 같은 계통과 연결 시 정상작동 여부에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 DPP 컨버터 출력부의 전압 밸런싱을 수행하는 회로가 필요하다. 제안하는 회로는 이러한 DPP 시스템에서 적용할 수 있는 부스트-포워드 컨버터를 이용한 전압 밸런싱 회로이다. 이를 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 멀티레벨 인버터와 같이 계통과 연결되는 인버터와 DPP 시스템이 연결된다고 한다면 두 DPP컨버터의 입력전압의 불균형은 인버터의 정상작동을 보장할 수 없게 된다. 따라서 이러한 DPP 시스템에서 전압 밸런싱을 위한 부스트-포워드 컨버터를 제안한다. 부스트 포워드 컨버터의 2차측의 전류가 두 DPP 컨버터의 입력전압 중 낮은 쪽으로 입력되어 두 전압의 편차를 줄이려고 한다.
  • 본 논문에서는 그늘짐 현상과 같은 상황에 놓일 때 피드백 방식 차동전력조절 시스템에서 발생할 수 있는 DPP 컨버터 입력전압의 불균형을 해소할 수 있는 부스트 포워드 컨버터를 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 회로를 사용한 결과와 사용하지 않은 결과를 살펴보았고 그를 통해 더 손실이 낮은 DPP컨버터를 구성하는 소자들을 사용할 수 있음으로써 전체 시스템의 효율을 높이고 멀티레벨 인버터와 같이 인버터의 입력전압들의 밸런싱이 필요한 어플리케이션에 적용할 수 있음을 예상할 수 있다.
  • 이 30W에 해당하는 전력 편차를 최대로 발견하고 있는 1번 태양광패널에서 전류를 비내 홈으로서 2번 태양광 패널의 전류를 기준으로 태양광발전이 이루어지는 방식을 피드포워드 방식, 반대로 2번 태양광패널에 전류를 주입하여 30W 편차를 부담하여 1번 태양광 패널의 전류를 기준으로 가동하는 방식을 피드백 방식 이라고 한다. 본 논문에서는 이 두가지 방식 중 피드백 방식을 기반으로 한 DPP 시스템에서 발생하는 DPP 컨버터의 전압 불균형을 해결하는 토폴로지를 제안한다.

가설 설정

  • 발생하는 전력의 차이를 부담하는 방식에 따라 두가지 방식으로 나야 수 있다. 60W를 최대로 발전하고 있는 태양광 패널을 1번 태양광패널, 그들짐 현상이 발생하여 30W를 발전하고 있는 태양광 패널을 2번 태양광패널이라고 가정한다면 두 태양광 패널의 발전량의 편차가 30W가 된다. 이 30W에 해당하는 전력 편차를 최대로 발견하고 있는 1번 태양광패널에서 전류를 비내 홈으로서 2번 태양광 패널의 전류를 기준으로 태양광발전이 이루어지는 방식을 피드포워드 방식, 반대로 2번 태양광패널에 전류를 주입하여 30W 편차를 부담하여 1번 태양광 패널의 전류를 기준으로 가동하는 방식을 피드백 방식 이라고 한다.
  • 첫째, 태양광 패널들이 직렬로 연결되어 있어 태양광 패널에서 시스템으로 넘어가는 전류인 스트링 전류가 모두 같아야 한다. 둘째, 각 태양광 패널들의 MPPT 전압이 같다. 셋째, 어느 한 패널에 그늘짐 현상이 발생한다면 각 태양광 패널들이 발전하는 전력의 편차가 발생한다.
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