Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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A study on the Optimal Configuration Algorithm for Modeling and Improving the Performance of PV module

태양광모듈의 모델링 및 성능향상을 위한 최적구성방안에 관한 연구

  • Jeong, Jong-Yun (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education) ;
  • Choi, Sung-Sik (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education) ;
  • Choi, Hong-Yeol (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education) ;
  • Ryu, Sang-Won (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education) ;
  • Lee, In-Cheol (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education) ;
  • Rho, Dae-Seok (Dept. of Electrical Engineering, Korea University of Technology & Education)
  • 정종윤 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부) ;
  • 최성식 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부) ;
  • 최홍열 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부) ;
  • 유상원 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부) ;
  • 이인철 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부) ;
  • 노대석 (한국기술교육대학교 전기전자통신공학부)
  • Received : 2015.11.20
  • Accepted : 2016.04.07
  • Published : 2016.05.31
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Abstract

Solar cells in a PV module are connected in series and parallel to produce a higher voltage and current. The PV module has performance characteristics depending on solar radiation and temperature. In addition, the PV system causes power loss by special situations, including the shadows of the surrounding environment, such as nearby buildings and trees. In other words, an increase in power loss and a decrease in life cycle can occur because of the partial shadow and hot-spot effect. Therefore, this paper proposes the optimal configuration algorithm of a bypass diode to improve the output of a PV module and one of a PV array to minimize the loss of the PV array. In addition, this paper presents a model of a PV module and PV array based on the PSIM S/W. The simulation results confirmed that the proposed optimal configuration algorithms are useful tools for improving the performance of PV system.

태양광 모듈은 필요한 발전량을 얻기 위해 태양 전지를 직렬과 병렬로 조합하여 구성하며, 이 모듈은 일사량 및 온도에 따라 발전성능이 크게 좌우되는 특성을 가지고 있다. 또한, 태양광 전원은 건물 또는 나무 등의 주변 환경에 의한 음영과 같은 특수한 상황에 의하여 출력손실이 발생하게 된다. 즉 태양광 전원을 구성하는 태양광 모듈 일부에 부분음영이 발생할 경우, 태양광 모듈의 단락전류가 제한되어 전체 발전량 손실을 초래하고, 열점(Hot-Spot) 현상과 같은 열화현상이 발생하여 모듈의 수명을 단축시킨다. 따라서 본 논문에서는 태양광 모듈의 출력을 향상시키기 위한 태양전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘을 제시하였다. 또한, 부분 음영에 의한 출력손실을 최소화하기 위하여 태양광 어레이의 회로를 최적으로 구성하는 알고리즘을 제시하였다. 상기 알고리즘을 바탕으로 회로해석 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여 태양광 모듈과 태양광 어레이를 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 태양 전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘과 태양광 어레이의 최적구성 알고리즘이 태양광 전원의 성능 향상에 유용함을 확인하였다.

Keywords

References

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