• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.182.1-182.1
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• 2012

태양전력 조절기는 태양전지에서 전력을 생성하여 배터리를 충전하고 인공위성의 모든 부하에 전력을 공급하는 역할을 한다. 이러한 태양전력 조절기는 신뢰성 확보와 대전류 처리를 위해 병렬운전한다. 병렬운전 시 전류가 각 태양전력 조절기에 균등하게 분배되지 않을 경우, 한 태양전력 조절기에만 과도한 전류가 흐르게 되고 해당 태양전력 조절기에 문제가 발생한다. 따라서 병렬운전 하는 각 태양전지 조절기에 전류를 균등하게 분배하기 위해 전류 제어기가 필요하다. 전류 제어 방식에는 Inner Loop방식과 Outer Loop 방식이 있다. Inner Loop방식은 전류 제어기가 태양전력 조절기의 전류를 제어하고, 전류 제어기의 기준 전압을 외부의 전압 제어기가 제어하는 방식이다. 한편, Outer Loop 방식은 전압 제어기가 태양전력 조절기의 전압을 제어하고, 전압 제어기의 기준 전압에 태양전력 조절기의 전류 정보를 더하여 전압을 제어하면서 간접적으로 전류를 제어하는 방식이다. 한편, 태양전지는 전압과 전류가 강한 비선형성 관계를 가지므로 태양전지의 동작점에 따라 태양전력 조절기의 소신호 특성이 변화하고, 이는 전류제어기 안정도에 심각한 영향을 미친다. 따라서 본 논문에서는 태양전지의 각 동작점에 관계없이 전류 제어기가 안정적으로 태양전력 조절기의 전류분배를 수행할 수 있도록 Inner Loop방식과 Outer Loop방식의 전류 제어기를 해석하고 두 방식을 비교한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.67-71
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• 2017

저궤도 인공위성은 전기 에너지 원으로 주로 태양전지 배열기를 사용한다. 태양전지 배열기는 인공위성이 식구간에 들어가면 전기 에너지를 발생시키지 못하므로, 식구간에서는 배터리가 인공위성에 전기 에너지를 공급한다. 또한 태양전지 배열기는 동작 전압에 따라 출력하는 전력이 변하며, 최대 전력을 출력하는 최대전력점이 존재한다. 일광구간에서 태양전지 배열기가 최대전력을 출력하여 위성에 전기 에너지를 공급하고 남은 에너지로 배터리를 충전할 수 있도록 태양전력 조절기기가 필요하다. 태양전력 조절기의 입력에는 태양전지 배열기가 연결되고, 출력에는 배터리가 연결된다. 태양전력 조절기는 안정적인 동작을 위해 2 of 3 Hot Redundant로 동작한다. 즉, 3개의 DC-DC 컨버터가 하나의 태양전력 조절기를 구성하며, 이 DC-DC 컨버터 하나가 고장이 발생하더라도 태양전력 조절기는 안정적으로 동작한다. 본 논문에서는 태양전력 조절기 동작 중 DC-DC 컨버터의 제어기에 고장이 발생한 순간 태양전력 조절기가 어떻게 동작하는지 분석하고, 배터리와 태양전지 배열기에 어떠한 영향을 미치는가에 대하 분석한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.135-139
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• 2012

디지털 제어기를 사용하면 태양전력 조절기의 전력변환 시 아날로그 회로로 구현이 불가능한 전력변환 제어 기법을 적용할 수 있으며 태양전력 조절기의 복잡한 운용 알고리즘을 구현할 수 있다. 디지털 제어기를 사용하여 태양전력 조절기의 입력 등가 임피던스를 저항 특성을 가지도록 정저항 제어하면 단일 정저항 제어기만으로 태양전력 조절기의 전류를 제어를 할 수 있다. 한편, 태양전지는 전압원 영역에서 저항이 큰 폭으로 변하며, 전류원 영역에서 작은 폭으로 변한다. 따라서 태양전력 조절기를 정저항 제어기로 제어하는 경우, 이러한 태양전지의 특성에 적합한 가변 진폭 최대 전력점 추적 기법을 적용하는 것이 유리하다. 그러나 가변 진폭 최대 전력점 추적은 태양전지의 대신호 저항과 소신호 저항을 이용하므로 태양전지가 출력하는 전력량을 계산하여 제한할 수 없다. 본 논문에서는 디지털 제어기를 사용하여 태양전지가 생성하는 최대 전력을 제한하는 운용 알고리즘을 제안하고 모의실험을 통해 디지털 제어기로 제어되는 태양전력 조절기를 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.459-461
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• 2006

저궤도 인공위성 전력계 시스템의 설계 및 해석을 위한 태양 전지 전력조절기의 대신호 안정도해석을 수행한다. 태양전지 전력조절기에서 제어가능한 모든 방법에 따른 태양전지에서 바라본 태양전지 전력조절기의 부하특성을 분류하고, 상태공간해석을 이용하여 태양전지 시스템의 대신호적 안정도를 해석한다. 또한, 본 논문에서는 태양전지 전력조절기의 부하특성을 정전력부하에서 정저항부하로 변환하여 대신호적인 안정도를 확보하는 비선형변환을 제안한다. 제안된 변환기법을 통해 최대전력점 추적제어나 배터리 충전제어 및 전류분배제어가 가능한 병렬 모듈 태양전지 레귤레이터에 적합한 단일 전류 제어기를 구성한다. 제안된 대신호 해석과 저항제어를 검증하기위해, 200W급 태양전지와 100W급 태양전지 전력조절기 두 모듈을 병렬로 구성하여 실험하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.72-75
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• 2012

저궤도 인공위성에 사용되는 태양전력 조절기는 태양전지의 영향으로 일반적인 DC-DC 컨버터와는 다른 소신호 특성을 갖는다. 이로 인하여 벅-부스트 형 태양전력 조절기는 태양전지의 전류원 영역에서 평균전류모드제어가 불가능하다. 이 논문에서는 벅-부스트 형 태양전력 조절기를 의사-연속전류모드로 동작시켜 태양전지의 전 영역에서 태양전력조절기를 평균전류모드 단일 제어한다. 우선 의사-연속전류모드 벅-부스트 형 태양전력 조절기의 회로 동작을 설명하고, 소신호 전달함수를 구하고 이를 바탕으로 평균전류모드제어기를 구성한다. 최종적으로 모의실험을 통하여 의사-연속전류모드 벅-부스트 형 태양전력 조절기의 평균모드제어를 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.293-294
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• 2016

태양광 발전 시스템은 그 필요성이 늘어남에 따라 다양한 연구가 진행되고 있다. 기존에 태양광 발전 제어 방식인 스트링 방식이나, 마이크로 컨버터 같은 방식 이외에도 그늘짐 등으로 인해 발생한 태양광 모듈의 전력 차이만을 부담하는 컨버터를 이용한 차동 전력 조절 방식도 연구가 되고 있다. 차동 전력조절기는 담당하는 전력이 적고, 스트링 컨버터를 통해 많은 전력이 전달이 되어 기존의 방식 보다 효율이 높다. 하지만, 태양광 모듈 MPPT 전압으로 부터 DC_link 전압만큼의 승압이 필요하다. 따라서, 고승압, 고효율 컨버터를 차동 전력 조절기로 사용을 하면 기존의 차동 전력 방식보다 더 나은 동작 특성을 가질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 차동 전력 조절기로 고승압의 컨버터 토폴로지를 사용하여, 기존의 방식보다 고효율을 유지하면서 차동 전력 조절기의 기능을 수행하는 구조를 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.215-216
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• 2016

최근 전기자동차(EV)의 수요가 높아짐에 따라, 그와 관련된 연구가 많이 진행되고 있다. 특히 기존 EV dc-bus에 쉽게 결합할 수 있는 photovoltaic-전기자동차(PV-EV)의 개발이 진행되었지만, 낮은 시스템 효율로 인해 상용화에 어려움을 겪었다. PV-EV의 특성상 태양광 시스템이 불균일한 태양빛의 변화에 노출되기 때문에, 차동전력 조절기(differential power processing (DPP) 컨버터)가 없는 기존의 시스템에서는 시스템 효율이 매우 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 연구에서 차동전력 조절기가 적용된 PV-EV 시스템을 제안하였다. 본 논문에서는 차동전력 조절기 시스템의 새로운 배열인 DPP to Load 배열을 제안하며 기존의 차동전력 조절기 시스템 배열과 비교분석 하였다. 또한 각각의 차동전력 조절기 배열에서 태양빛의 세기, 보조 부하의 크기, 컨버터의 효율을 변화시키며 각 배열의 시스템 효율을 비교하였다. 주어진 대부분의 조건에서 가장 높은 시스템 효율을 보여준 배열은 Isolated bus 배열 이었다. 맑은 날, 모든 컨버터의 효율은 85%, 보조부하가 250 W라고 가정하였을 때, Isolated bus 배열은 가장 높은 시스템 효율인 74%의 효율을 나타내었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.46-47
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• 2014

본 논문은 태양광 발전 시스템 중 차동 전력 조절기가 다루는 전력을 최소화하기 위한 LPPT (Least Power Point Tracking) 에 관한 것이다. 두 개 이상의 태양광 모듈에서 그늘짐 등으로 인해 발생 하는 전력 차이를 양방향 차동 전력 조절기를 통해 다루게 되는데, 이 때 태양광 모듈을 입력으로 하는 부스트 컨버터의 스트링 전류를 조절하게 되면 차동 전력 조절기가 담당하는 전력이 최소가 되도록 할 수 있다. 차동 전력 조절기의 용량이 줄어듦에 따라 시스템 크기를 줄일 수 있고, 이와 함께 단가도 감소하는 효과를 낼 수 있다. 본 논문에서는 차동 전력 조절기의 전력이 최소가 되게 하는 LPPT 방법을 PSIM 시뮬레이션과 실험을 통해 입증 하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.133-134
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• 2012

태양광 발전 시스템은 계통 전원을 공급받지 못하는 도서 지역이나 산간 지역 등에서 배터리 등의 에너지 저장장치를 연계하여 독립적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다. 둘 이상의 태양광 패널을 이용해 독립 운전시에 에너지 발전률을 높이기 위해서는 전력 조절기 출력단의 DC 링크의 전압을 일정하게 유지시켜줄 태양광 패널과 MPPT 동작을 수행하는 패널 간의 상호 간섭에 대해서 고려하여야 한다. 본 논문에서는 두 개 이상의 태양광 모듈을 이용한 독립운전 시스템에서 안정된 DC-링크 전압동작을 보장하는 태양광 패널 및 전력 조절기의 설계 및 해석을 위해 태양전지 제어를 위한 태양전지 특성과 전력조절기의 제어 특성에 대해 알아보고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.466-467
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• 2012

이 논문에서는 모듈통합형 태양광 전력조절기 시스템을 간소화하기 위해서 원격 DSP에서 전압 제어와 MPPT 제어를 통해 최대 전력 점에서의 제어 전압을 결정하여 이를 무선 방식으로 전송함으로써 전력조절기의 동작을 제어하는 원격 전압제어 방식을 제안하였다. 각 모듈의 전압, 전류 값을 원격 DSP에 무선으로 전송하고 DSP 내의 전압 제어기와 MPPT 제어기 연산을 통해 최대 전력점의 제어 전압을 구하고 모듈에서 이를 이용해 전력조절기의 동작을 제어하게 된다. 제안하는 방식을 증명하기 위하여 지그비 모듈을 사용한 50W 태양광 전력 조절기 하드웨어를 제작하여 그 타당성을 입증하였다.