태양광 발전이나 풍력발전과 같은 신재생 에너지를 효과적으로 사용하기 위해서는 고성능 축전지 충 방전 컨트롤러가 필수적이다. 본 논문에서는 PIC 마이크로프로세서를 사용한 태양광 발전 축전지 충방전 컨트롤러를 설계, 제작하였다. 컨트롤러의 핵심이 되는 제어부는 정확하고 안정된 동작을 위해서 산업용 마이크로프로세서인 PIC16C711를 사용하였고 제어프로그램은 CCS-C 언어로 작성하였다. 사용자의 편리성을 향상시키기 위해 낮에도 축전지 전원을 사용할 수 있도록 설계하였으며, 전류 조정 기능으로 향후 신소재 개발에 따른 다양한 축전지에 대응할 수 있게 하였다.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.972-977
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1998
This paper deals with stand-alone Photovoltaic system(SPVS) with charge and discharge controller. Main power source of SPVS are generally solar cell and battery. Therefore SPVS can be classified into variable types in accordance with connection method between battery and solar cell array. Mainly used one of them is direct connection type which has advantages such as simple structure and simple controller. However most big drawback of this system is energy loss by voltage disharmony between solar cell array and battery. Therefore SPVS with charge and discharge controller which can operate solar cell array at maximum power point is designed and experimented with a laboratory prototype.
This paper deals with stand-alone Photovoltaic system(SPVS) with charge and discharge controller. Main power source of SPVS are generally solar cell and battery. Therefore SPVS can be classified into variable types in accordance with connection type between battery and solar cell. Mainly used one of them is direct connection type which has advantages such as simple structure and simple controller. However most big drawback of this system is energy loss by voltage disharmony between solar cell and battery. Therefore SPVS with charge and discharge controller which can operate solar cell at maximum power point is designed and analyzed by simulation in this paper.
본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템을 위한 고품위 축전지 충방전 컨트롤러를 설계하였다. 제안하는 컨트롤러는 태양광 발전시스템에 일반적으로 사용하는 납산축전지(연축전지)뿐만 아니라 향후 개발되어 신 재생에너지 발전 시스템에 사용될 다양한 배터리를 충전하는데 적합하도록 미세 전류조절기능을 갖춘 새로운 기능을 갖는 컨트롤러이다. 사용자 편의성을 높이기 위하여 LCD 표시기의 기능을 보강하였으며 CAD를 이용한 최적설계를 통하여 대기 전력의 최소화를 구현하였다.
본 논문은 충방전 제어기를 사용한 독립형 태양광 발전시스템을 다루고 있다. 독립형 태양광 발전시스템의 주전원은 일반적으로 태양전지와 배터리이다. 그러므로 독립형 태양광 발전시스템은 배터리와 태양전지와의 결선에 따라서 다양한 형태로 구분할 수 있다. 그중 주로 사용되는 결선은 태양전지와 배터리를 직접 연결하는 것으로 단순하고 간결한 구조를 갖는 이점이 있다. 그러나 그러한 시스템은 배터리와 솔라셀 사이의 전압불균형으로 인한 손실을 갖는다. 그러므로 태양전지를 최대전력점으로 운전할 수 있는 충방전 제어기를 갖는 독립형 태양광 발전시스템을 제안하여 순시치제어기로 설계하였다. 시스템의 동작특성을 실험실의 초기 시작품으로 검증되었다.
This paper deals with stand-alone Photovoltaic system(SPVS) with charge and discharge controller. Main power source of SPVS are generally solar cell and battery. therefore SPVS can be classified into variable types in accordance with connection type between battery and solar cell. Mainly used one of them is direct connection type which has advantages such as simple structure and simple controller. However most big drawback of this system is energy loss by voltage disharmony between solar cell and battery. Therefore SPVS with charge and discharge controller which can operate solar cell at maximum power point is designed and analyzed by simulation in this paper.
Photovoltaic and fuel cell systems can be used as power source in mobile robots. At this time the photovoltaic system generally generate power in daytime. The starting time of fuel cell is slower than the lithium battery. To compensate for these disadvantages, a battery charge-discharge system is used. Especially the bi-directional converter is used mainly in the charge-discharge method. The controller in a buck converter controls the input voltage of the converter to meet the maximum power point tracking(MPPT) performance. First of all, the simulations of hybrid system for battery charge-discharge system in each step simulated using solar and fuel cell modeling as input source in PSIM. Experiment of the buck and bi-directional converter system is conducted through using photovoltaic/fuel cel simulator(pCube) instead of solar and fuel cell. This hybrid system for battery charge discharge using photovoltaic/fuel cell generates emergency power for the communication system in mobile robot.
본 논문에서는 신재생 에너지 활용을 위한 그늘막 형태의 연계 계통형 태양광 발전 시스템을 제안한다. 제안하는 발전 시스템은 성하기에 해수욕장을 찾는 피서객들에게 상용전원과 연계 계통하여 최대 전력 수요를 충족시킬 뿐 만 아니라 그늘막으로서의 기능을 갖도록 설계하였다. 태양전지에서 생성된 전기를 낮 시간 동안 축전지에 충전하면 이를 야간에 전등이나 선풍기등에 이용할 수 있다. 축전지를 충전할 때 축전지의 성능을 유지하려면 충방전컨트롤러가 필요하다. 제안하는 축전지 충방전 컨트롤러는 고성능 마이크로프로세서를 사용하여 정확하고 안정된 동작을 하도록 설계하였고 사용자의 편의를 위해 디지털 표시기 및 축전지 교체시기 경보장치등을 갖추고 있다. 제안하는 발전 시스템을 영동 지역 해수욕장에 설치하고 실험을 통하여 전력 생산능력과 발전 성능을 확인하였다.
본 연구에서는 모듈형태의 배터리 충-방전기가 정상상태뿐만 아니라 과도상태에서 예기치 못한 결함이 발생할지라도 실패 없이 전원을 공급하는 것이 가능한 병렬형 양방향 컨버터로 설계되어졌다. 컨버터 모듈은 안정성, 성능 및 고신뢰성을 얻기 위해 독립적인 제어가 가능하도록 설계되었으며, 제어기를 위해 사용된 평균전류모드방식은 노이즈 면역, 빠른 응답 및 평균전류 신호 획득과 같은 장점을 갖는다. 병렬 연결된 배터리 충-방전기에 대한 등가모델이 제시되었으며, 충전연속모드, 방전연속/불연속 모드에 대한 전달함수가 분석되었다. 병렬 양방향 컨버터는 스텝 부하변화와 하나의 컨버터 모듈 실패에 대해 각각 수행되었다. 그리고 병렬 양방향 컨버터의 성능이 실험결과들을 통해 검증되었다.
Use of the PV(photovoltaic) generation system is increased in such areas as remote mountain places or islands at which electrical energy is not serviced. The stand alone PV system is required the power storage products such as battery, fly wheel and super capacitor. Several lead storage batteries are connected in series to get high voltages. The life of lead storage battery is shortened when over charge or over discharge takes place. So, it is needed to control batteries not to be overcharged or be discharged deeply. Voltage of each battery was ignored in former control methods in which overall voltage was used to control charge or discharge battery. In this study, the charging and discharging voltage variations of sealed lead storage batteries with l2V/l.2A were investigated step by step experiments. The results of the test show that one should consider and specify the state of each battery to prevent overcharge or deep discharge. With the basis of the experiments, we designed a monitoring unit to monitor battery voltages simultaneously using micro-controller. The unit measures voltage of 20 batteries simultaneously and displays data on the color LCD monitor with curved line graph. It also sends data to PC using the RS232C communication port. The designed unit was adapted to stand alone PV system with 1kW capacity and lead storage batteries are connected to the PV generation system. The number of lead storage batteries was 10 in series and 12V/250Ah each. Resistive load with 3kW was used for discharging.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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