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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박종후
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2016
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20세기에 이어 21세기에서도 보유량의 한계를 가진 화석연료를 이용한 에너지의 사용에 따른 환경파괴는 인류가 해결해야할 가장 큰 이슈중의 하나라고 할 수 있다. 이에 따라 화석연료를 사용하지 않는 자연의 힘을 이용하는 청정에너지원에 오랫동안 관심을 가져왔고, 이들 신재생에너지들 중 태양광(Photovoltaic, PV) 에너지에 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.
태양광 에너지를 이용하는 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 태양광 패널과 계통, 그리고 태양광 패널과 계통을 연결하는 전력변환장치(Power Conditioning System, PCS)로 이루어져 있다. 이 전력변환장치의 연구의 목적은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫 번째는 전력변환장치는 다수의 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터로 구성되어 있어 태양광 패널에서 발전한 전기를 계통으로 전달하는 과정에서 발생하는 손실을 줄이는 것이다. 두 번째는 태양광이라는 자연의 에너지를 이용하는 특성 상 기후변화와 같은 외란에도 최대한의 효율을 달성하는 것이 목표이다. 이를 달성하기 위해 전력변환장치의 연구는 1세대인 중앙집중식, 2세대인 멀티스트링 방식, 3세대인 모듈 집적형 컨버터(Module Integrated Converter, MIC) 방식 그리고 4세대인 차동전력조절 방식으로 발전해 왔다. 현재 연구 중인 4세대의 차동전력조절(Differential Power Processing, DPP) 방식의 전력변환장치는 PV 패널과 1:1로 DPP 컨버터가 연결되어 그늘짐현상과 같은 외부의 환경변화가 발생하여 pv 패널간 일사량이 달라져서 발전하는 전력의 차이가 생길 경우에만 DPP 컨버터가 동작하는 효율적인 동작을 하게 된다. 이러한 장점은 단점도 존재한다. 이렇게 선택적으로 DPP 컨버터가 동작하게 될 때마다 DC링크의 전압이 전부 인가되게 되어 시스템을 설계함에 있어서 모든 DPP컨버터의 구성 소자들의 스펙의 여유를 강제하고 이는 전체적인 효율의 감소를 야기한다. 이러한 단점을 보완하기 위해 차동전력조절기의 출력전압 균형을 위한 부스트-플라이백 컨버터를 제안하고자 한다.
이 컨버터는 PV와 계통 사이를 연결하는 전력변환장치 로서 가장 빈번하게 사용되는 부스트 컨버터를 기본 골자로 삼고 있고 이 부스트 컨버터의 인덕터를 플라이백 컨버터의 자화인덕턴스로 삼아 다중출력 플라이백 컨버터를 구성하여 각각의 2차측을 각 DPP 컨버터의 출력과 연결하는 구조를 가지고 있다. 최대 일사량 조건에서는 부스트 컨버터로만 작동하고 그늘짐 현상과 같은 기후변화 발생 시에는 플라이백 컨버터로 동작하게 된다.
이 논문은 제안하는 컨버터의 동작특성을 설명하고 각 PV 패널들의 최대전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)을 위해 소신호 모델링을 통하여 분석하였다. 또 시뮬레이션 분석과 75W 급 하드웨어 분석을 비교하여 검증하였다.
태양광 에너지를 이용하는 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 태양광 패널과 계통, 그리고 태양광 패널과 계통을 연결하는 전력변환장치(Power Conditioning System, PCS)로 이루어져 있다. 이 전력변환장치의 연구의 목적은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫 번째는 전력변환장치는 다수의 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터로 구성되어 있어 태양광 패널에서 발전한 전기를 계통으로 전달하는 과정에서 발생하는 손실을 줄이는 것이다. 두 번째는 태양광이라는 자연의 에너지를 이용하는 특성 상 기후변화와 같은 외란에도 최대한의 효율을 달성하는 것이 목표이다. 이를 달성하기 위해 전력변환장치의 연구는 1세대인 중앙집중식, 2세대인 멀티스트링 방식, 3세대인 모듈 집적형 컨버터(Module Integrated Converter, MIC) 방식 그리고 4세대인 차동전력조절 방식으로 발전해 왔다. 현재 연구 중인 4세대의 차동전력조절(Differential Power Processing, DPP) 방식의 전력변환장치는 PV 패널과 1:1로 DPP 컨버터가 연결되어 그늘짐현상과 같은 외부의 환경변화가 발생하여 pv 패널간 일사량이 달라져서 발전하는 전력의 차이가 생길 경우에만 DPP 컨버터가 동작하는 효율적인 동작을 하게 된다. 이러한 장점은 단점도 존재한다. 이렇게 선택적으로 DPP 컨버터가 동작하게 될 때마다 DC링크의 전압이 전부 인가되게 되어 시스템을 설계함에 있어서 모든 DPP컨버터의 구성 소자들의 스펙의 여유를 강제하고 이는 전체적인 효율의 감소를 야기한다. 이러한 단점을 보완하기 위해 차동전력조절기의 출력전압 균형을 위한 부스트-플라이백 컨버터를 제안하고자 한다.
이 컨버터는 PV와 계통 사이를 연결하는 전력변환장치 로서 가장 빈번하게 사용되는 부스트 컨버터를 기본 골자로 삼고 있고 이 부스트 컨버터의 인덕터를 플라이백 컨버터의 자화인덕턴스로 삼아 다중출력 플라이백 컨버터를 구성하여 각각의 2차측을 각 DPP 컨버터의 출력과 연결하는 구조를 가지고 있다. 최대 일사량 조건에서는 부스트 컨버터로만 작동하고 그늘짐 현상과 같은 기후변화 발생 시에는 플라이백 컨버터로 동작하게 된다.
이 논문은 제안하는 컨버터의 동작특성을 설명하고 각 PV 패널들의 최대전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)을 위해 소신호 모델링을 통하여 분석하였다. 또 시뮬레이션 분석과 75W 급 하드웨어 분석을 비교하여 검증하였다.
목차
국문초록 ⅶ영문초록 ⅸ제 1 장 서론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 논문의 구성 6제 2 장 차동전력조절기의 출력 전압 균형을 위한 부스트-플라이백 컨버터 72.1 제안하는 부스트-플라이백 컨버터 72.2 제안하는 시스템의 구조 82.2.1 부스트-플라이백 컨버터 82.2.2 부스트-플라이백 컨버터의 동작모드 102.2.2.1 Case 1 : Db>D1 102.2.2.2 Case 2 : Db=D1 112.2.2.3 Case 3 : Db
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