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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임중열
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 남부대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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국문초록
태양광발전시스템의 효율 향상을 위한
마이크로컨버터에 관한 연구
채 영 기
지도교수 : 임 중 열
디지털경영정보학과
남부대학교
기존의 태양광발전시스템은 부분적인 음영에 의해서 성능저하가 발생하고 있으며, 태양광발전시스템의 약 9%는 그림자에 노출되어 있어 최대 54%의 출력저하를 유발한다고 보고되고 있다.
본 논문에서는 이러한 출력 저하로부터 태양광발전시스템의 효율을 향상시키기 위해 하나의 태양광 모듈에 대한 전력 변환기인 마이크로컨버터의 개발을 제안한다. 태양광발전시스템의 손실요소와 전력변환회로 및 PWM제어기에 대해서 살펴보고, 이를 통해 마이크로컨버터의 전력단 회로와 최대전력 추종제어 방법을 분석하였으며, PSIM을 활용하여 태양광모듈을 모델링하였다.
부스트컨버터는 안정된 직류출력을 제공하지만 입출력전류의 리플이 발생하기 때문에 이에 대한 방법으로 여러개의 부스트 컨버터를 병렬로 연결한 인터리브드 부스트 컨버터에 대하여 시뮬레이션 하였다.
시뮬레이션을 통해 높은 듀티비에서 적은 리플 전류 특성을 갖는 4상 인터리브드 컨버터를 적용하여 전력단을 구성하였으며, MPPT 알고리즘으로는 IncCond 알고리즘을 적용하였다.
시뮬레이션 결과 98.26%의 최대전력점추종 효율을 확인 할 수 있었으며, 시뮬레이션에서 적용된 소자값과 알고리즘을 기반으로 프로토타입을 제작하여 실험을 진행하였다. 입력단은 태양광모듈 시뮬레이터를 통해서 320W 태양모듈을 가상으로 구현하였고, 출력단의 DC 부하는 저항 4.7Ω으로 대체하였다.
실험 결과, 마이크로컨버터의 출력은 태양광모듈 시뮬레이터의 출력의 변동에 따라 초기에는 과도 상태를 가지지만 0.2us에서 부터 수렴하여 태양광모듈의 최대전력점을 추종하고 유지하였다.
마이크로컨버터 프로토타입의 입력단은 전압 34.2V, 전류 9.4A, 전력 320.5W가 측정되었고, 출력단은 전압 36V, 전류 8.7A, 전력 315W가 측정되었으며, 입력단과 출력단의 전력변환 효율은 98%로 측정되었다.
태양광모듈 시뮬레이터를 통해 측정된 최대전력점은 318.7W이고, 최대전력점에서의 전압은 34.2V, 전류는 9.3A이며, 최대전력추종 효율은 99.6%로 측정되었다.
결과적으로, 프로토타입 제작을 통해서 본 논문에서 제안된 마이크로컨버터의 우수성을 확인 할 수 있었으며, 개별 태양광모듈에 적용할 경우 음영 및 오염물질로 인한 태양광모듈의 발전량 저하를 최소화 할 수 있을 것으로 예상된다.
태양광발전시스템의 효율 향상을 위한
마이크로컨버터에 관한 연구
채 영 기
지도교수 : 임 중 열
디지털경영정보학과
남부대학교
기존의 태양광발전시스템은 부분적인 음영에 의해서 성능저하가 발생하고 있으며, 태양광발전시스템의 약 9%는 그림자에 노출되어 있어 최대 54%의 출력저하를 유발한다고 보고되고 있다.
본 논문에서는 이러한 출력 저하로부터 태양광발전시스템의 효율을 향상시키기 위해 하나의 태양광 모듈에 대한 전력 변환기인 마이크로컨버터의 개발을 제안한다. 태양광발전시스템의 손실요소와 전력변환회로 및 PWM제어기에 대해서 살펴보고, 이를 통해 마이크로컨버터의 전력단 회로와 최대전력 추종제어 방법을 분석하였으며, PSIM을 활용하여 태양광모듈을 모델링하였다.
부스트컨버터는 안정된 직류출력을 제공하지만 입출력전류의 리플이 발생하기 때문에 이에 대한 방법으로 여러개의 부스트 컨버터를 병렬로 연결한 인터리브드 부스트 컨버터에 대하여 시뮬레이션 하였다.
시뮬레이션을 통해 높은 듀티비에서 적은 리플 전류 특성을 갖는 4상 인터리브드 컨버터를 적용하여 전력단을 구성하였으며, MPPT 알고리즘으로는 IncCond 알고리즘을 적용하였다.
시뮬레이션 결과 98.26%의 최대전력점추종 효율을 확인 할 수 있었으며, 시뮬레이션에서 적용된 소자값과 알고리즘을 기반으로 프로토타입을 제작하여 실험을 진행하였다. 입력단은 태양광모듈 시뮬레이터를 통해서 320W 태양모듈을 가상으로 구현하였고, 출력단의 DC 부하는 저항 4.7Ω으로 대체하였다.
실험 결과, 마이크로컨버터의 출력은 태양광모듈 시뮬레이터의 출력의 변동에 따라 초기에는 과도 상태를 가지지만 0.2us에서 부터 수렴하여 태양광모듈의 최대전력점을 추종하고 유지하였다.
마이크로컨버터 프로토타입의 입력단은 전압 34.2V, 전류 9.4A, 전력 320.5W가 측정되었고, 출력단은 전압 36V, 전류 8.7A, 전력 315W가 측정되었으며, 입력단과 출력단의 전력변환 효율은 98%로 측정되었다.
태양광모듈 시뮬레이터를 통해 측정된 최대전력점은 318.7W이고, 최대전력점에서의 전압은 34.2V, 전류는 9.3A이며, 최대전력추종 효율은 99.6%로 측정되었다.
결과적으로, 프로토타입 제작을 통해서 본 논문에서 제안된 마이크로컨버터의 우수성을 확인 할 수 있었으며, 개별 태양광모듈에 적용할 경우 음영 및 오염물질로 인한 태양광모듈의 발전량 저하를 최소화 할 수 있을 것으로 예상된다.
목차
목 차표 목 차 ii그림목차 iii국문초록 viⅠ. 서론 1Ⅱ. 태양광발전시스템 31. 태양광발전시스템 개요 32. 태양광발전시스템의 손실 요소 83. 전력변환 회로 및 PWM 제어 12Ⅲ. 마이크로컨버터 설계 341. 전력단 회로 설계 342. 최대전력 추종제어 38Ⅳ. 시뮬레이션 및 실험 분석 471. 태양광모듈 모델링 472. 컨버터 시뮬레이션 523. MPPT 시뮬레이션 564. 시험 분석 60Ⅴ. 결 론 70참고문헌 72영문초록(Abstract) 75부 록
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