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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최성진
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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최근 지속가능한 신재생에너지가 화두가 되고 있는 지금, 그 중 태양광패널을 기반으로 발전이 가장 연구개발 및 상용화 진행이 활발하게 진행 중이다. 이러한 연구개발 중 실제 태양광패널을 이용한 전체 시스템 검증에 앞서, 개발단계에서 대기환경 조건을 통제하기 위하여 태양광패널 모사장치를 사용한다.
이러한 개발을 통해 다양한 재료를 사용한 상용화된 패널이 가지는 곡선인자 값이 다양해짐에 따라, 태양광패널 모사장치는 다양화되고 있는 패널에 대해 제어에 문제가 발생하지 않아야 한다. 이에 대하여 현재 상용화된 패널에 대해 재료별 패널의 곡선인자를 조사하였다. 또한 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 결정으로 이루어진 패널은 높은 곡선인자를 가지고 있으며, 이에 대해 모사장치는 대응이 가능해야한다. 하지만 기존 모사장치의 제어기로는 높은 곡선인자를 가진 패널에 대해 제어에 어려움이 발생하는 것을 확인하였다.
이러한 제어 문제를 해결하기 위해, 본 논문은 다양한 곡선인자를 가지는 패널에 따라 대응이 가능한 태양광패널 모사장치의 하이브리드 제어기법인 3-구역 제어기법에 대해 제어 절차를 분석하고 이를 기반으로, 전체 3-구역에 대한 시스템 블록도를 설계하고 각 구역인 전류 모드 구역, 전압 모드-1 구역, 전압 모드-2 구역에 대한 제어 블록도를 설계하였다. 이러한 설계를 바탕으로 루프 이득과 교차 주파수 및 위상여유를 확인하고 MATLAB을 이용하여 제어 안정성에 대해 검증하였다.
3-구역 제어기 설계를 바탕으로, PSIM을 이용하여 전력단은 벅컨버터, 구역을 제어할 전처리기 그리고 지령치와 측정치를 조절해줄 제어기로 구성한 태양광패널 모사장치를 구현하여, 현재 상용화된 패널 중 높은 곡선인자를 가진 실리콘 결정인 SQ160PC, KC65GT 그리고 BP-MSX120을 시뮬레이션하여 지령치와 모사장치의 전력단 출력값을 비교 분석하였다. 그리고 각 모드 변환 시 발생하는 응답속도 및 안정성을 검증하였다.
PSIM으로 구현하였던 태양광패널 모사장치를 전처리기 및 제어기를 TMS320F28377S를 이용하여 구성하여 하드웨어를 구현하였다. 앞서 시뮬레이션 하였던 각 모드 변환 시에 대해서도 실제 하드웨어를 이용한 실험을 통해 응답속도와 안정성을 검증하였다.
이러한 개발을 통해 다양한 재료를 사용한 상용화된 패널이 가지는 곡선인자 값이 다양해짐에 따라, 태양광패널 모사장치는 다양화되고 있는 패널에 대해 제어에 문제가 발생하지 않아야 한다. 이에 대하여 현재 상용화된 패널에 대해 재료별 패널의 곡선인자를 조사하였다. 또한 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 결정으로 이루어진 패널은 높은 곡선인자를 가지고 있으며, 이에 대해 모사장치는 대응이 가능해야한다. 하지만 기존 모사장치의 제어기로는 높은 곡선인자를 가진 패널에 대해 제어에 어려움이 발생하는 것을 확인하였다.
이러한 제어 문제를 해결하기 위해, 본 논문은 다양한 곡선인자를 가지는 패널에 따라 대응이 가능한 태양광패널 모사장치의 하이브리드 제어기법인 3-구역 제어기법에 대해 제어 절차를 분석하고 이를 기반으로, 전체 3-구역에 대한 시스템 블록도를 설계하고 각 구역인 전류 모드 구역, 전압 모드-1 구역, 전압 모드-2 구역에 대한 제어 블록도를 설계하였다. 이러한 설계를 바탕으로 루프 이득과 교차 주파수 및 위상여유를 확인하고 MATLAB을 이용하여 제어 안정성에 대해 검증하였다.
3-구역 제어기 설계를 바탕으로, PSIM을 이용하여 전력단은 벅컨버터, 구역을 제어할 전처리기 그리고 지령치와 측정치를 조절해줄 제어기로 구성한 태양광패널 모사장치를 구현하여, 현재 상용화된 패널 중 높은 곡선인자를 가진 실리콘 결정인 SQ160PC, KC65GT 그리고 BP-MSX120을 시뮬레이션하여 지령치와 모사장치의 전력단 출력값을 비교 분석하였다. 그리고 각 모드 변환 시 발생하는 응답속도 및 안정성을 검증하였다.
PSIM으로 구현하였던 태양광패널 모사장치를 전처리기 및 제어기를 TMS320F28377S를 이용하여 구성하여 하드웨어를 구현하였다. 앞서 시뮬레이션 하였던 각 모드 변환 시에 대해서도 실제 하드웨어를 이용한 실험을 통해 응답속도와 안정성을 검증하였다.
목차
국문요약 I목 차 III그림목차 V표 목 차 VII1. 서 론 11.1. 연구배경 및 필요성 11.2. 연구 목표 및 내용 31.3. 논문구성 42. 기존 제어기법 52.1. 곡선인자 52.1.1. 곡선인자 정의 52.1.2. 재료에 따른 태양광패널 곡선인자 62.2. 전류 모드 제어기 92.2.1. 태양광패널 모델 기반 전류 모드 제어기 102.2.2. 조견표 기반 전류 모드 제어기 112.2.3. 전류 모드 제어기의 문제점 112.3. 전압 모드 제어기 122.3.1. 태양광패널 모델 기반 전압 모드 제어기 122.3.2. 조견표 기반 전압 모드 제어기 122.3.3. 전압 모드 제어기의 문제점 133. 하이브리드 제어기법 143.1. 하이브리드 제어기 구성 143.1.1. 2-구역 제어기 143.1.2. 3-구역 제어기 153.2. 3-구역 제어기 설계 203.2.1. 전력단 설계 203.2.2. 각 구역 소신호 모델링 253.2.3. 3-구역 제어기 설계 264. 3-구역 제어기 검증 354.1. 소프트웨어를 이용한 검증 354.2. 하드웨어를 이용한 검증 445. 결 론 51참 고 문 헌 52ABSTRACT 55연구논문 실적 56수상 실적 57
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