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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이병국
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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기존의 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈과 모듈 출력을 승압하는 컨버터와 발전 전력을 계통과 연계시켜주는 장치인 인버터를 통합한 중앙 인버터로 구성된다. 이러한 기존의 태양광 발전 시스템은 태양광을 이용한 발전이 가지는 태양광 모듈의 물리적 구조 및 주변 환경에 의한 영향으로 인해 저하되는 출력이 중앙 인버터에 의한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 만으로 보완하는데 한계가 있어 이에 대한 대책이 요구된다.
본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 물리적 구조에 의한 한계와 주변 환경에 의한 영향으로 인해 전반적인 시스템의 발전 전력 저하에 대한 문제를 해결하기 위해 태양광 모듈 뒷 단에 개별 모듈의 분산형 MPPT를 수행하는 태양광 모듈 집적형 전력 변환장치(DC Module Integrated Converter, DC-MIC)를 설계한다. 이를 수행하기 위해 가장 근본이 되는 태양광 모듈의 발전 원리와 주변 환경에 의해 모듈 발전 전력이 달라지는 양상에 대해 이론에 근거해 분석한다. 이를 바탕으로 본 논문에서 개발하고자 하는 태양광 전력 변환 장치의 동작 범위를 좁히고 그에 따라 적절한 토폴로지를 선정한다. 여러 가지 동작이 요구되는 상황을 다각도로 고려하여 선정된 토폴로지의 동작 모드를 선정하고 해당 시스템의 알고리즘에 대해 기술한다. 전언한 동작 원리를 바탕으로 고효율의 시스템을 설계하기 위해 스트레스가 많이 미치는 영역에서 시스템의 전반적인 설계과정에 대해 다룬다. DC-MIC의 정격은 태양광 모듈의 출력에 종속적이므로 저용량의 시스템으로 볼 수 있어 전반적인 태양광 발전 시스템을 고려할 때 고효율이 확보되어야 하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 이를 위해 실제 DC-MIC의 동작 운영이 가능한 주파수 범위를 기반으로 손실을 분석하였고 부분적 차광이나 일사량 불평형과 같은 과도 상태 발생시 제어 응답을 향상시키는 주파수 가변에 대해 다루고 이를 시스템에 적용할 경우 기대 효과에 대해 기술한다.
본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 물리적 구조에 의한 한계와 주변 환경에 의한 영향으로 인해 전반적인 시스템의 발전 전력 저하에 대한 문제를 해결하기 위해 태양광 모듈 뒷 단에 개별 모듈의 분산형 MPPT를 수행하는 태양광 모듈 집적형 전력 변환장치(DC Module Integrated Converter, DC-MIC)를 설계한다. 이를 수행하기 위해 가장 근본이 되는 태양광 모듈의 발전 원리와 주변 환경에 의해 모듈 발전 전력이 달라지는 양상에 대해 이론에 근거해 분석한다. 이를 바탕으로 본 논문에서 개발하고자 하는 태양광 전력 변환 장치의 동작 범위를 좁히고 그에 따라 적절한 토폴로지를 선정한다. 여러 가지 동작이 요구되는 상황을 다각도로 고려하여 선정된 토폴로지의 동작 모드를 선정하고 해당 시스템의 알고리즘에 대해 기술한다. 전언한 동작 원리를 바탕으로 고효율의 시스템을 설계하기 위해 스트레스가 많이 미치는 영역에서 시스템의 전반적인 설계과정에 대해 다룬다. DC-MIC의 정격은 태양광 모듈의 출력에 종속적이므로 저용량의 시스템으로 볼 수 있어 전반적인 태양광 발전 시스템을 고려할 때 고효율이 확보되어야 하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 이를 위해 실제 DC-MIC의 동작 운영이 가능한 주파수 범위를 기반으로 손실을 분석하였고 부분적 차광이나 일사량 불평형과 같은 과도 상태 발생시 제어 응답을 향상시키는 주파수 가변에 대해 다루고 이를 시스템에 적용할 경우 기대 효과에 대해 기술한다.
목차
목차목차 i표 목차 ii그림 목차 iv제 1장 서론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 목적 및 방법 61.3 논문의 구성 8제 2장 태양광 모듈 및 전력변환 장치 92.1 태양광 모듈 특성 92.2 외부환경에 의한 영향 122.2.1 부분적 차광에 의한 영향 122.2.2 일사량 불평형에 의한 영향 152.3 토폴로지 검토 19제 3장 태양광 모듈 집적형 전력변환장치 273.1 태양광 전력변환장치 273.2 동작 원리 283.3 알고리즘 32제 4장 시스템 설계 344.1 태양광 전력변환장치 344.2 시스템 손실 분석 414.2.1 스위칭 주파수에 따른 시스템 효율 및 손실 분석 414.2.2 인덕터 손실 분석 434.2.3 ESR 손실 분석 434.3 재설계 53제 5장 주파수 가변 제어 565.1 개선 분야 및 배경 565.2 정상 상태 및 과도 상태 판별 585.3 주파수 가변 제어 알고리즘 625.4 실험 65제 6장 결론 69참 고 문 헌 71ABSTRACT 74
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