본 논문에서는 무변압기형 3상 계통연계 PV PCS (photovoltaic power conditioning system)를 제안하였다. 태양전지의 국소 최대 전력점에서 발전하는 것을 방지하여 최대 전력점에서 발전을 하도록 개선한 P&O (perturb and observe) 방식의 MPPT (maximum power point tracking) 알고리즘을 제안하였다. 3상 전압형 인버터를 외부 직류 링크 전압제어기, 내부 전류제어기, 그리고 마이크로컨트롤러로 구현하기에 적합하도록 간단화한 공간벡터 변조법을 통해 제어하여 3상 계통연계 시 단위 역률을 실현하였다. 그리고 시스템의 안정성 향상과 역률 개선을 위해 직류 링크 전압을 더 빠르고 정확하게 제어하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 모든 알고리즘과 제어기를 하나의 마이크로컨트롤러로 구현하고 제안된 알고리즘과 제어기의 우수성을 실험을 통해 검증하였다.
본 논문은 풍력발전시스템의 MPPT 제어 시 정상상태에서의 안정성 향상을 위하여 퍼지로직 기반의 듀티비 변화량 가변 MPPT 방법을 제안한다. 일정한 듀티비 변화량으로 MPPT 제어 시 추종시간이 느려지거나 최대출력 점에서 진동하는 단점이 있다. 출력 전류량에 따라 구성된 퍼지로직 기반으로 듀티비 변화량을 가변 하여 MPPT 제어 시 정상상태 특성과 시스템 응답특성을 향상 시킬 수 있다. 3kW급 계통연계형 풍력발전시스템을 기반으로 수행된 시뮬레이션 결과를 바탕으로 제안한 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
In this paper, a new current based maximum power point tracking (CMPPT) method is proposed for a single phase photovoltaic power conditioning system and the current based MPPT modifies incremental conductance method. The current based MPPT method makes the entire control structure of the power conditioning system simple and uses an inherent current source characteristic of solar cell array. In addition, digital phase locked loop using an all pass filter is introduced to detect phase of grid voltage as well as peak voltage. Controllers about dc/dc boost converter, dc-link voltage, dc/ac inverter is designed for a coordinated operation. Furthermore, PI current control using a pseudo synchronous d-q transformation is employed for grid current control with unity power factor. 3kW prototype photovoltaic power conditioning system is built and its experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed control schemes.
Photovoltaic (PV) power generation system has been widely studied as a clean and renewable power source. The purpose of this study is to keep the output power of photovoltaic cells maximum under any weather conditions. There are so many MPPT (Maximum Power Point Tracking) methods. P&O method has been used as a key MPPT method, both voltage and current coming out from PV array have to be feedback in the method. Thus, the system has a complex structure, and may fail to track MPP of PV array when unexpected weather conditions happen. In order to reduce the feedback components, POS MPPT control method was proposed by the authors. In this paper, the authors apply the POS MPPT control method to three phase PCS system. And the effectiveness of the proposed control scheme is demonstrated through PSCAD/EMTDC simulation.
As is well-known, the maximum power point (MPP) of PV power generation system depends on array temperature and solar insolation, it is necessary to track MPP of solar array all the time. Among various MPP control algorithms, the constant voltage control method, the perturbation and observation (P&O) method and the incremental conductance method (IncCond) have drawn many attractions due to the usefulness of each system. In this parer, the effectiveness of above mentioned three different control algorithms are thoroughly investigated via simulations and preposed efficiency evaluation method on experiment. Both the steady-state and transient characteristics of each control algorithms along with measured efficiency are analyzed, respectively. Finally, a novel MPPT control algorithm combining the constant voltage control and IncCond method for low insolation condition is proposed to improve efficiency of the 3KW PV power generation system.
This paper proposes a seamless MPPT operation mode transfer method of photovoltaic system. The photovoltaic system consists of a DC-DC boost converter, a DC-Link, and a 3-level neutral point clamp (NPC) type inverter. The PV voltage fluctuates due to the output characteristics of the solar pane1 depending on the irradiation amount and the temperature. The photovoltaic system requires seamless MPPT mode transfer method that the discontinuity does not occur in order to supply the stable power to system without affecting the fluctuation of the PV voltage. MPPT operation is divided into two modes by the voltage reference. Under the condition that the PV voltage is below 650V, the DC-DC boost converter performs MPPT through duty control based on perturb & observe (P&O) method, and the inverter conducts DC-link voltage and grid current controls in synchronous reference frame. On the other hand, when the PV voltage exceeds above 650V, inverter performs MPPT in accordance with the variation of DC-link voltage control while the converter stops operating. Two MPPT operation modes is smoothly transferred through the proposed method that DC-link voltage or grid current commands are appropriately adjusted from the certain criteria. The feasibility of the MPPT operation mode transfer method is verified using a 10kW solar photovoltaic system, experimental results have good performances that the fluctuation of PV current is reduced to 100%.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제2B권4호
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pp.214-218
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2002
In this paper, the effectiveness of three different control algorithms are thoroughly investigated via simulation and a proposed efficiency evaluation method of experimentation. Both the steady state and transient characteristics of each control algorithm along with its measured efficiency are analyzed. Finally, a novel two-mode maximum power point tracking (MPPT) control algorithm combining the constant voltage control and the incremental conduction (IncCond) methods is proposed to improve the efficiency of the 3KW PV power generation system at different insolation conditions. Experimental results show that the proposed two-mode MPPT control provides excellent performance at less than 30% insolation intensity, covering the whole insolation area without additional hardware circuitry.
Most maximum power point tracking(MPPT) control algorithm is based on Perturb and Observe(P&O) and Incremental Conductance(IncCond). In comparison with P&O and IncCond algorithm, the dynamic and tracking characteristic of IncCond algorithm is better than P&O algorithm in condition of rapidly changing solar radiation. But in the case of digital implementation, the InCond algorithm has error en decision of maximum power operation point(MPOP). To solve this problem, this paper proposes a improved IncCond algorithm, which can determine the MPOP correctly by inserting the test signal in control input. This paper proposes a novel MPPT control algorithm for the digitally implemented photovoltaic system in condition of rapidly changing solar radiation. To verify the validity of the proposed control algorithm. the computer simulation and experiment are carried out.
본 논문에서는 진동 에너지 수확을 위한 MPPT 제어기능을 갖는 인터페이스 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 수확된 교류 형태의 에너지를 시스템 구동에 필요한 직류 형태의 에너지로 정류하고, MPPT Controller를 통해 Open Circuit Voltage(Voc)를 주기적으로 샘플/홀드한 뒤, 입력전압을 최대 가용 전력점의 1/2되는 전압으로 유지시키면서, 수확된 전력을 부하에 전달하는 동작을 한다. 모든 회로들은 0.35-um CMOS 기술을 기반으로 설계되었으며, 모의실험을 통하여 동작을 검증하였다. 모의실험 결과 설계된 회로는 3V 입력전압에서 98nA의 전류를 소모하며, 최대 전력효율은 99.21%이다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1.281mm{\times}1.236mm$ 이다.
A modular photovoltaic PCS with high-frequency isolation is proposed. The proposed system consists of a SEPIC converter and a full-bridge inverter. Using the power slope versus voltage of the PV array, the MPPT controller is proposed that produces a smooth transition to the maximum power point. The disturbance of the line voltage is detected using a fast sensing technique. Experimental results obtained on a 500W prototype show high performance such as almost unity power factor, $90\%$ power efficiency, $3.6\%$ THD.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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