The reliability improvement of PV systems is an important factor in reducing the cost of PV energy because it is closely related to the annual energy production as well as the maintenance cost of PV systems. The reliability of PV inverters plays a key role in the reliability of PV systems because it is regarded as one of the most reliable critical parts of PV systems. The lifetime evaluation of PV inverters considering the mission profile in the design phase plays an important role in reliability design to ensure the required lifetime of PV inverters. In this paper, the lifetime of representative single-phase T-type and I-type NPC inverters are comparatively evaluated by considering the mission profile of a PV system recorded at Iza, Spain. Furthermore, the effect of the pulse width modulation methods on the lifetime is also discussed. The lifetime evaluation of PV inverters is performed at the component-level first and then the system level by considering all power devices.
스트링 인버터의 정격전력이 낮은 단점을 보완하기 위하여 전력변환장치(PCS: Power Conditioning System)를 마이크로 인버터를 사용하여 기존 PCS와 비교하여 마이크로 인버터의 필요성과 향후의 발전 방향을 고찰하고자 한다. 현재 가정용 태양광발전 시스템에서는 스트링 인버터를 사용해 왔으며 유럽을 시작으로 스트링 인버터의 단점을 보완할 수 있는 마이크로 인버터(PV-MIC)의 연구 및 보급률이 확장 되고 있는 실정이다. 그러나 국내 태양광인버터 업계에서는 태양광발전용 마이크로 인버터(PV-MIC)에 대한 정확한 기술기준 및 시험 측정 장비 및 관련 시험방법 부재가 제품 개발에 걸림돌이 되고 있다. 따라서 본 논문에서는 마이크로 인버터(PV-MIC)의 특성을 고려하여 시험측정 장비 및 관련 기술기준 연구를 통해 선진기술 변화에 뒤쳐지지 않도록 경쟁력을 갖출 수 있는데 목적을 둔다.
This study proposes a novel islanding detection method for distributed photovoltaic (PV) systems with multi-inverters based on a combination of the power line carrier communication and Sandia frequency shift islanding detection methods. A parameter design method is provided for the novel scheme. On the basis of the designed parameters, the effect of frequency measurement errors and grid line impedance on the islanding detection performance of PV systems is analyzed. Experimental results show that the theoretical analysis is correct and that the novel method with the designed parameters has little effect on the power quality of the inverter output current. Non-detection zones are not observed, and a high degree of reliability is achieved. Moreover, the proposed islanding detection method is suitable for distributed PV systems with multi-inverters.
This paper presents a current sensorless maximum power point tracking (MPPT) control method for dual-mode photovoltaic (PV) module-type interleaved flyback inverters (ILFIs). This system, called the MIC (Module Integrated Converter), has been recently studied in small PV power generation systems. Because the MIC is an inverter connected to one or two PV arrays, the power system is not affected by problems with other inverters. However, since the each PV array requires an inverter, there is a disadvantage that the initial installation cost is increased. To overcome this disadvantage, this paper uses a flyback inverter topology. A flyback inverter topology has an advantage in terms of cost because it uses fewer parts than the other transformer inverter topologies. The MPPT control method is essential in PV power generation systems. For the MPPT control method, expensive dc voltage and current sensors are used in the MIC system. In this paper, a MPPT control method without current sensor where the input current is calculated by a simple equation is proposed. This paper also deals with dual-mode control. Simulations and experiments are carried out to verify the performance and effectiveness of the proposed current sensorless MPPT control method on a 110 [W] prototype.
In this paper, the effect of pulse width modulation methods on thermal loadings and power losses of single-phase five-level NPC inverters for photovoltaic systems are analyzed. The pulse width modulation methods affect the power losses of the NPC inverters and thus lead to different thermal loadings of NPC inverters. To identify the reliability-critical power device with respect to thermal stress, the thermal loadings of I- and T-type NPC inverters are analyzed by applying the unipolar pulse modulation method. Then, the effect of the discontinuous pulse width modulation method on power losses and thermal loadings of power devices of I- and T-type NPC inverters are analyzed. Finally, the operation of NPC inverters applying the discontinuous pulse modulation method is confirmed by experiments. The results show that the discontinuous pulse modulation method is able to improve the reliability of NPC inverters by reducing thermal loadings of reliability-critical power devices and it is more effective for T-type NPC inverters than I-type NPC inverters.
Grid-connected transformerless photovoltaic (PV) inverters (TPVIs) are increasingly dominating the market due to their higher efficiency, lower cost, lighter weight, and reduced size when compared to their transformer based counterparts. However, due to the lack of galvanic isolation in the low voltage grid interconnections of these inverters, the PV systems become vulnerable to leakage currents flowing through the grounded star point of the distribution transformer, the earth, and the distributed parasitic capacitance of the PV modules. These leakage currents are prohibitive, since they constitute an issue for safety, reliability, protection coordination, electromagnetic compatibility, and module lifetime. This paper investigates a wide range of multi-kW range power rating TPVI topologies and classifies them in terms of their leakage current attributes. This systematic classification places most topologies under a small number of classes with basic leakage current attributes. Thus, understanding and evaluating these topologies becomes an easy task. In addition, based on these observations, new topologies with reduced leakage current characteristics are proposed in this paper. Furthermore, the important efficiency and cost determining characteristics of converters are studied to allow design engineers to include cost and efficiency as deciding factors in selecting a converter topology for PV applications.
This paper describes an optimal configuration for multi-central inverters in a medium-voltage (MV) grid, which is suitable for large-scale photovoltaic (PV) power plants. We theoretically analyze a proposed common-mode equivalent model for problems associated with multi-central transformerless-type three-phase full bridge(3-FB) PV inverters employing two-winding MV transformers. We propose a synchronized PWM control strategy to effectively reduce the common-mode voltages that may simultaneously occur. In addition, we propose that the existing 3-FB topology may also have the configuration of a multi-central inverter with a two-winding MV transformer by making a simple circuit modification. Simulation and experimental results of three 350kW PV inverters in a multi-central configuration verify the effectiveness of the proposed synchronization control strategy. The modified transformerless-type 3-FB topology for a multi-central PV inverter configuration is verified using an experimental prototype of a 100kW PV inverter.
태양광 인버터에 사용되고 있는 DC 커패시터는 다른 전력용 반도체 소자 대비 수명이 상대적으로 짧아서 고장 발생 비율이 60%를 차지하여 전력변환장치(PCS)를 구성하는 요소 중 가장 취약하다. 또한 커패시터의 수명은 사용 환경 요인에 의하여 변화하기 때문에 태양광 인버터 및 태양광발전시스템의 수명과 운전상태에 크게 영향을 주고 있다. 따라서 건물 일체형 및 일반 태양광발전시스템에 최적화된 인버터 열화진단센서 기술개발과 고장 발생 시 인버터의 효율을 유지할 수 있는 우회 보상커패시터 모듈 개발에 대한 연구가 필요하다. 이러한 연구를 기반으로 태양광 인버터 내부의 DC 커패시터 열화 진단 모듈은 실제 내부 부품의 용량을 측정하여, 장기적으로 열화 상태의 추이 정보를 확인할 수 있어 화재 등 신속한 대응을 끌어낼 수 있다. 또한 발전설비의 효율 향상 및 탄소배출 저감을 꾀하고, 전기화재 예방이 가능하여 태양광발전시스템을 최적의 상태로 유지 할 수 있다.
Kim, Gwang-Seob;Lee, Kyo-Beum;Lee, Dong-Choon;Kim, Jang-Mok
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제8권4호
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pp.752-759
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2013
This paper proposes a method for fault diagnosis and fault-tolerant control of DC-link voltage sensor for two-stage three-phase grid-connected PV inverters. Generally, the front-end DC-DC boost converter tracks the maximum power point (MPP) of PV array and the rear-end DC-AC inverter is used to generate a sinusoidal output current and keep the DC-link voltage constant. In this system, a sensor is essential for power conversion. A sensor fault is detected when there is an error between the sensed and estimated values, which are obtained from a DC-link voltage sensorless algorithm. Fault-tolerant control is achieved by using the estimated values. A deadbeat current controller is used to meet the dynamic characteristic of the proposed algorithm. The proposed algorithm is validated by simulation and experiment results.
The equipment of PV system is composed of PV Modules, inverters, DC combiner boxes, transformer protective equipment etc,. And, These equipment be combined Power transformation, Monitoring, Protect ive function The primary concern in designing any PV system is the determination of its optimum size and combination.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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