DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the New Maximum Power Point Tracking and Current Ripple Reduction of Solar Cell for the Grid-connected PV Inverter

계통연계형 태양광 인버터의 새로운 최대 전력점 추종과 태양전지의 전류리플 감소에 관한 연구

  • 황의선 (청주대학교 전자공학과) ;
  • 강문성 (청주대학교 전자공학과) ;
  • 양오 (청주대학교 반도체공학과)
  • Received : 2013.02.15
  • Accepted : 2013.04.10
  • Published : 2013.05.31

Abstract

Photovoltaic inverters should always track the maximum power of solar cell arrays in operation. Also, they should be irrespective of the maximum power point voltage of a wide range of solar cells in tracking the maximum power point. If the current ripple of solar cells occurs, the function of maximum power point tracking drops, and normal tracking is difficult when solar radiation or the maximum power point changes. To solve this problem, this paper proposed a new maximum power point tracking algorithm with high efficiency and an algorithm to reduce the current ripple of solar cells. According to the results from the test on 4KW grid-connected PV inverter, the efficiency of maximum power point tracking and inverter output and the total harmonic distortion of inverter output current showed 99.97%, 97.5% and 1.05% respectively. So, the inverter showed excellent performance, and made possible stable maximum power point tracking operation when the solar radiation rapidly changed from 100% to 10% and from 10% to 100% for 0.5 seconds.

태양광 인버터는 항상 태양전지 어레이의 최대 전력을 추종하며 동작해야 한다. 또한 태양광 인버터는 폭넓은 태양전지의 최대 전력점 전압과 관계없이 최대 전력점을 추종해야 한다. 태양전지의 전류리플이 발생한다면 최대 전력점 추종 기능이 저하되고 일사량 변동이나 최대 전력점 변동 시 정상적으로 추종하기 어려워진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 고효율의 새로운 최대 전력점 추종 알고리즘과 태양전지의 전류리플 감소 알고리즘을 제안하였다. 4KW급 계통연계형 태양광 인버터에 적용하여 실험한 결과 최대 전력점 추종 효율이 99.97%, 인버터 출력 효율은 97.5%, 인버터 전류의 고조파 총 왜곡률은 1.05%로 우수한 성능을 보였다. 또한 0.5초 동안 일사량을 100% -> 10%, 10% -> 100%로 급격히 변동하였을 때에도 안정된 최대 전력점 추종이 가능함을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. N. Khaehintung, "Grid-connected Photovoltaic System with Maximum Power Point Tracking using Self-Organizing Fuzzy Logic Controller", Proceedings of the IEEE, pp. 1-4, 2005.
  2. F. Bouchafaa and D. Beriber, "Modeling and control of a gird connected PV generation system", Proceedings of the IEEE, pp. 315-320, 2010.
  3. Il-Song Kim, Myung-bok Kim and Myung-joong Youn, "New Maximum Power Point Tracker Using Sliding-Mode Observer for Estimation of Solar Array Current in the Grid-Connected Photovoltaic System", IEEE, Vol. 53, pp. 1027-1035, 2006.
  4. 유권종, 정영석, 최주엽, "새로운 고효율 MPPT 제어 알고리즘 고찰", 한국태양에너지학회, pp. 11-20, 2002.
  5. D. Casadei, G. Grandi and C. Rossi, "Single-phase single-stage photovoltaic generation system based on a ripple correlation control maximum power point tracking", Proceedings of the IEEE, pp. 562-568, 2006.
  6. T. Brekken, N. Bhiwapurkar and M. Rathi and N. Mohan and C. Henze and L.R. Moumneh, "Utility-connected power converter for maximizing power transfer from a photovoltaic source while drawing ripple-free current" IEEE PESC 04, Vol.3, pp. 1957-1963, 2004.
  7. 이우종, 김영록, 차한주, "3상 계통연계형 배터리 충전기의 전류리플 분석 및 보상", 전력전자학회, 전력전자학술대회, pp. 267-268, 2012.
  8. 옥승규, 양오, "계통연계형 태양광 발전시스템의 새로운 MPPT에 관한 연구", 한국정보기술학회, pp. 28-35, 2012.
  9. Jung-Min Kwon, "Multi-mode MPPT control for improved efficiency", Proceedings of the IEEE, pp. 140-143, 2008.
  10. T. Shimizu, Y. Fujioka, G. Kimura, "DC ripple current reduction method on a single phase PWM voltage source converter", Proceedings of the IEEE, pp. 237-240, 1997.
  11. Jung-Min Kwon, "Grid-Connected Photovoltaic Multistring PCS With PV Current Variation Reduction Control", Proceedings of the IEEE, pp. 4381-4388, 2009.