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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김영호 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수
원충연
발행연도
2014
저작권
성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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현재 태양광 시장에서는 장기 불황 문제를 극복하기 위하여 기존 시스템보다 광범위한 활용이 가능하고, 효율적인 전력 변환이 가능한 새로운 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 모듈형 태양광 발전 시스템은 태양전지 이용률이 높고 유지 보수가 용이하여 최근 활발히 연구되고 있으나, 높은 설치비용 및 용량 증설의 어려움 등의 문제점을 갖는다. 따라서 본 논문에서는 이러한 모듈형 태양광 발전 시스템의 단점을 보완한 병렬 DC-모듈형 태양광 발전 시스템에 대한 제어 및 분석을 수행하였다. 태양광 병렬 DC-모듈은 기존 모듈형 시스템과 동일하게 태양전지 후면에 DC-DC 컨버터를 집적하고, 이러한 집적된 모듈들을 DC-link에 병렬 연결하여 Unfolding 인버터를 통해 전력계통으로 에너지를 출력하는 구조이다. 또한 태양광 에너지의 이용률을 높이기 위해 전기에너지 저장장치가 DC-link 양단에 구성된다.
본 논문은 제안된 태양광 발전 시스템 DC-모듈형 전기 에너지 저장 시스템을 기존의 모듈형 태양광 발전 시스템과 비교 분석하여, 전 부하영역에서의 높은 효율의 전력변환을 위한 병렬 DC-모듈형 컨버터의 주 스위치 양단 전압크기에 따른 능동 스너버 제어기법 및 태양광 에너지 출력전력에 따른 상 제어기법을 제안하였다. 또한 계통 이상 시 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치를 이용한 UPS 동작용 토폴로지 및 제어기법에 대하여 연구 및 제안하였다.
제시된 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치의 토폴로지, 제어기법을 이론적 분석 및 실험을 통해 결과를 고찰하고 타당성을 검증하였다.

목차

제 1장 서 론 1
1.1. 연구배경 1
1.2. 기존 태양광 발전 시스템에 대한 분석 4
1.2.1. 중앙 집중형 태양광 발전 시스템 4
1.2.2. 스트링형 태양광 발전 시스템 5
1.2.3. 모듈형 태양광 발전 시스템 6
1.2.3.1. DC-모듈형 태양광 발전 시스템 7
1.2.3.2. AC-모듈형 태양광 발전 시스템 8
1.3. 제안된 병렬 DC-모듈형 태양광 발전 시스템 9
제 2장 병렬 DC-모듈형 태양광 발전 시스템 11
2.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 플라이백 컨버터 13
2.1.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 인터리브드 플라이백 컨버터의 구성 14
2.1.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 인터리브드 플라이백 컨버터의 모드분석 16
2.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 Unfolding 인버터 23
2.3. 태양광 병렬 DC-모듈형 태양광 발전 시스템의 제어기법 25
2.3.1. 최대 전력점 추종 제어기법 25
2.3.1.1. P&O MPPT 28
2.3.1.2. InC MPPT 30
2.3.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 플라이백 컨버터의 전류 평형기법 32
2.3.3. 태양광 병렬 DC-모듈형 컨버터의 가중치 효율증가를 위한 제어기법 34
2.3.3.1. 인터리브드 플라이백 컨버터의 능동 스너버 제어기법 37
2.3.3.2. 인터리브드 플라이백 컨버터 상 제어기법 44
2.3.4. PLL제어기법 53
2.3.4.1. 영점 검출(Zero-Crossing) PLL 제어기법 53
2.3.4.2. 가상 2상 방식을 사용한 PLL 제어기법 55
2.3.5. 태양광 병렬 DC-모듈형 플라이백 컨버터의 제어 블록도 58
제 3장 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장 장치 60
3.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치 66
3.1.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 양방향 컨버터의 동작모드 69
3.1.1.1. 벅 모드 69
3.1.1.2. 부스트 모드 71
3.1.1.3. 벅-부스트 모드 73
3.1.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 양방향 컨버터의 제어기법 75
3.2. UPS 기능을 갖는 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치 82
3.2.1. UPS 기능을 갖는 제안된 시스템의 전력흐름도 83
3.2.2. UPS 기능을 갖는 제안된 시스템의 구성 85
3.2.3. UPS 기능을 갖는 제안된 시스템의 충-방전 제어기법 87
3.2.4. UPS 기능 수행 시 양방향 컨버터의 동작모드 93
3.2.5. 태양광 병렬 DC-모듈형 에너지 저장장치의 동작모드 95
3.2.6. 태양광 병렬 DC-모듈형 에너지 저장장치의 시간 별 동작모드 97
제 4장 시뮬레이션 99
4.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 컨버터 및 Unfolding 인버터 시뮬레이션 99
4.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 양방향 컨버터 시뮬레이션 111
4.2.1. 양방향 컨버터의 충전모드 시뮬레이션 111
4.2.2. 양방향 컨버터의 방전모드 시뮬레이션 113
4.3. UPS 기능을 갖는 제안된 시스템의 시뮬레이션 115
4.3.1. 계통연계 시 충전모드 시뮬레이션 115
4.3.2. 계통연계 시 방전모드 시뮬레이션 117
4.3.3. 계통연계 시 UPS 절환 시뮬레이션 119
제 5장 실 험 121
5.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치의 플라이백 컨버터 실험 121
5.1.1. 태양광 병렬 DC-모듈형 플라이백 컨버터 실험 121
5.1.2. 태양광 병렬-DC 모듈형 시스템의 PLL 실험 122
5.1.3. 태양광 병렬 DC-모듈형 컨버터의 MPPT 실험 124
5.1.4. 태양광 병렬 DC-모듈형 플라이백 컨버터의 전류 평형 기법 실험 126
5.1.5. 제안된 상 제어기법 및 능동 스너버 제어기법 실험 127
5.2. 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치의 양방향 컨버터 실험 132
5.2.1. 양방향 컨버터의 방전모드 실험 135
5.2.2. 양방향 컨버터의 충전모드 실험 139
5.3. 태양광 병렬 DC-모듈형 전기 에너지 저장장치의 통합 운전 실험 142
5.3.1. 계통연계 발전 시 태양전지 추가 발전 실험 142
5.3.2. 계통연계 발전 시 태양전지 부분음영 실험 146
5.3.3. 계통연계 발전 시 배터리 방전모드 실험 150
5.3.4. 계통연계 발전 시 배터리 충전모드 실험 154
5.4. 실험 결과 분석 159
제 6장 결 론 161
참고문헌 163
부 록 172
ABSTRACT 183

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