Photovoltaic systems utilize the infinite clean energy of the sun, without creating any air pollution or noise and mechanical vibration. A PV system operates without the need of fuel, rotation surfaces, high temperatures or high pressures. It is therefore to do maintain and simple to install as well as having a long life cycle. The global market for PV systems continues to grow rapidly by 30[%] per year. This paper suggests a new design method for the PV system installation that will allow to the improvement of system efficiency. This method is in accordance with the loss parameter compensation method designed for the PV systems and investigated through simulation and practical experimentation. It was applied to an interconnected 10[kW] grid PV system and was demonstrated in the field. Features such as solar array, PCS, system efficiency, performance and stability were considered. Through the proposed optimal parameter design method, the features of the system were studied, and the 10[kW] PV system was demonstrated and analyzed.
최근 태양전지, 연료전지를 이용한 새로운 발전시스템이 개발중에 있다. 특히 소규모 분산형 계통연계 태양광발전시스템은 가까운 장래에 폭 넓게 보급될것으로 예상된다. 태양전지 어레이를 계통선과 결합하는데 사용되는 인버터는 전체 태양광발전시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 고조파를 포함한 무효전력 보상능력을 갖는 단상 태양광 인버터 시스템의 설계 및 제어기법을 제시하였다. 제안된 인버터 시스템에 의해 정류기 부하에 의해 발생된 무효전력이 보상될 수 있음을 실험결과로 보여준다.
This paper proposes efficient operation method of PV system consisted of multi-central which is suitable for large scale system. The multi-central system used switch at a DC-link and applied proposed algorithm can improve the efficiency and the reliability on the existing system. This algorithm, with advantage of Multi-Central system can minimize the effect of different characteristic of each PV array due to a shadow or damaged PV cell. Each system is analysed and maximum power point tracking control, DC-link voltage control and output current control is used commonly. The validity is verified after comparing of the existing system and proposed system by simulation.
본 연구에서는 태양광 발전의 효율을 향상시키기 위하여 발전시스템의 태양추적에 기초가 되는 태양 추적 장치를 설계하였다. 태양광발전분야에서는 셀의 발전특성 향상을 위한 연구와 함께 태양에너지의 효과적인 집광을 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 일사량은 지역에 따라 차이가 발생하는 요소로 발전효율을 증대시키기 위해서는 발전 장치의 설치장소가 달라져야 한다는 제약이 있는 반면, 발전 셀 단면이 태양과 이루는 각도는 발전장치의 기구부를 회전시킴으로서 태양과 이루는 각도를 가변 할 수 있는 장치를 개발하고 실험을 통하여 발전 효율 향상 성능을 확인하였다.
The solar power system comprises a solar battery that directly converts light energy to electrical energy with a photovoltaic effect and a power converter system, that is, inverter that converts direct current power, which is generated from solar battery to common alternating current. In this paper, database was constituted through remote monitoring supervision measurement for the long-time positive operation of 3kW solar power system installed within the solar energy positive research complex of Chosun University. As a result of analyzing the reduction of the efficiency of solar battery and inverter that are compositional components of PV system through an analysis on the acquired data, the PV output was proven over 65% of the total output when insolation intensity exceeded 600W/m2 in 2005, and the array conversion efficiency dropped much more than rating; meanwhile, insolation intensity dropped below 600W/m2. Therefore, it has been demonstrated that approximately 35% of the entire amount of PV output operated under the condition that the inverter efficiency rate dropped rapidly by 60 to 70%.
The integration of photovoltaic (PV) energy sources into DC grid has gained considerable attention because of its enhanced conversion efficiency with reduced number of power conversion stages. During the integration process, a local control unit is normally included with every power conversion stage of the PV source to accomplish the process of maximum power point tracking. A centralized monitoring and supervisory control unit is required for monitoring, power management, and protection of the entire system. Therefore, we propose a field-programmable gate array (FPGA) based centralized control unit that integrates all local controllers with the centralized monitoring unit. The main focus of this study is on the process of integrating many local control units into a single central unit. In this paper, we present design and optimization procedures for the hardware implementation of FPGA architecture. Furthermore, we propose a transient analysis and control design methodology with consideration of the nonlinear characteristics of the PV source. Hardware experiment results verify the efficiency of the central control unit and controller design.
The experimental study was conducted to optimize the system dissipating properly heat from the in-situ solar panel installed on the roof. For this purpose, six 12-Watt panels, which were consisted of the different design conditions such as containing phase change material(PCM), changing the array of the aluminum fin and honeycomb at the back of the panel, were tested. PCM, which had $44^{\circ}C$ melting point, was chosen in this study. In order to enhance absorbing and expelling heatin PCM, profiled aluminum fin was placed either inward oroutward from the panel. Furthermore, Aluminum honeycomb is imbedded in the back container to find if it would improve the thermal conductivity of PCM. During the experiment, there were ranged to $26^{\circ}C\sim32^{\circ}C$ for outdoor temperature and $700W/m^2\sim1000W/m^2$ for irradiance. As a result, the solar panel, combined with honeycomb and outward fins with PCM instead of placing the fins inward, is showing the best performance in terms of controling panel temperature and its efficiency.
본 연구는 온실 운영에 필요한 전력량을 확보함으로서 온실경영비 절감을 목적으로 우선 태양광발전시스템을 온실의 인접한 건물의 옥상에 설치하여 기상상태에 따른 발전량을 실험적으로 검토하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 실험기간 동안 최고, 평균 및 최저온도는 각각 $0.4{\sim}34.1,\;-6.1{\sim}22.2$ 및 $-14.1{\sim}16.7^{\circ}C$ 정도의 범위에 있었다. 그리고 일사량의 경우, 최대, 평균 및 최저값은 각각 $28.8MJ{\cdot}m^{-2}$, $14.9MJ{\cdot}m^{-2}$ 및 $0.6MJ{\cdot}m^{-2}$ 정도였고, 전력은 일사량에 비례해서 증가하지 않고 약 750W 전후에서 거의 일정한 것을 알 수 있었다. 일일 최대, 평균 및 최소 소비전력량은 각각 약 5.2kWh, 2.5kWh및 0kWh정도였다. 본 실험에 사용된 시스템의 평균 소비전력량을 기준으로 보면, 온풍기의 용량 및 작동시간이 작은 경우는 충분하지만 큰 경우는 부족한 것으로 나타났다. 온풍기의 용량이 큰 경우, 어레이 면적이 현재의 약 3배인 약 $21m^2$ 정도이면 평균 전력량으로 충분할 것으로 판단되었다. 물론 어레이의 온도가 높아지는 한 여름철에는 일사량에 비례해서 발생 전력이 증가하지 않은 것으로 나타났지만, 현재까지 실험결과로 보면, 두 인자간에 상관계수가 0.84 정도로 상관관계가 높은 것으로 나타났다.
Quantum wells infrared photodetectors (QWIPs) have been used to detect infrared radiations through the principle based on the localized stated in quantum wells (QWs) [1]. The mature III-V compound semiconductor technology used to fabricate these devices results in much lower costs, larger array sizes, higher pixel operability, and better uniformity than those achievable with competing technologies such as HgCdTe. Especially, GaAs/AlGaAs QWIPs have been extensively used for large focal plane arrays (FPAs) of infrared imaging system. However, the research efforts for increasing sensitivity and operating temperature of the QWIPs still have pursued. The modification of heterostructures [2] and the various fabrications for preventing polarization selection rule [3] were suggested. In order to enhance optical performances of the QWIPs, double barrier quantum well (DBQW) structures will be introduced as the absorption layers for the suggested QWIPs. The DBWQ structure is an adequate solution for photodetectors working in the mid-wavelength infrared (MWIR) region and broadens the responsivity spectrum [4]. In this study, InGaAs/GaAs/AlGaAs double barrier quantum well infrared photodetectors (DB-QWIPs) are successfully fabricated and characterized. The heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIPs are grown by molecular beam epitaxy (MBE) system. Photoluminescence (PL) spectroscopy is used to examine the heterostructures of the InGaAs/GaAs/AlGaAs DB-QWIP. The mesa-type DB-QWIPs (Area : $2mm{\times}2mm$) are fabricated by conventional optical lithography and wet etching process and Ni/Ge/Au ohmic contacts were evaporated onto the top and bottom layers. The dark current are measured at different temperatures and the temperature and applied bias dependence of the intersubband photocurrents are studied by using Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) system equipped with cryostat. The photovoltaic behavior of the DB-QWIPs can be observed up to 120 K due to the generated built-in electric field caused from the asymmetric heterostructures of the DB-QWIPs. The fabricated DB-QWIPs exhibit spectral photoresponses at wavelengths range from 3 to $7{\mu}m$. Grating structure formed on the window surface of the DB-QWIP will induce the enhancement of optical responses.
MOCVD로 성장된 p-i-n 구조의 InSb 웨이퍼를 이용하여 $3{\sim}5\;{\mu}m$ 영역의 적외선을 감지할 수 는 고감도 광기전력 형태의 적외선 광다이오드를 제조하였다. InSb는 녹는점과 표면원자들의 증발온도가 낮기 때문에 광다이오드의 접합계면과 표면의 절연보호막으로 $SiO_2$ 박막을 원격 PECVD를 이용하여 성장시켰다. 광다이오드의 저항성 접촉을 위해 In을 증착하였고 77K의 암상태에서 전류-전압 특성을 조사하였다. 영전위 저항과 수광면적의 적($R_0A$)이 $1.56{\times}10^6\;{\Omega}{\cdot}cm^2$의 높은 값을 가졌는데 이는 BLIP 조건을 만족하는 높은 값이었다. InSb 광다이오드에 적외선을 입사 했을때 $10^{11}\;cm{\cdot}Hz^{1/2}{\cdot}W^{-1}$의 매우 높은 정규화된 검지도를 나타내었다. 높은 양자효율과 검지도로 인해 제조된 InSb 적외선 단위 셀을 적외선 array에 그 적용이 가능할 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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