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Nowadays the distributed Micro Inverter system for PV (Photo Voltaic) generation is regarded as the one of the effective way for improving the power efficiency. The Micro Inverter system is a distributed system which is composed of PCSs (Power Conversion Systems) on each PV cells. In this paper, we've developed ZigBee network module and monitoring system of the Micro Inverter system for gathering PV generation and PCS conditions. The major packet loss of the wireless network due to the packet collision was reduced by 0.1% during 3,000 times data communication based on 100 ZigBee modules using our new packet protocol. Also we performed the Micro Inverter control and information analysis using our Solar Gateway and web based monitoring server.

Grid-connected solar micro-inverter is a highly nonlinear and time-varying system, so it is difficult to achieve good control effect using traditional PI controller. In this paper, small signal analysis model of micro-inverter is established, grid-connected current control strategy composed of fuzzy PI controller and grid voltage feed-forward is put forward, and the initial parameters of PI controller is optimized using the genetic algorithm. Simulation results show that the control strategy has the virtues of good robustness, small dynamic deviation, and could reduce the harmonic content of grid-connected current.

The solar radiation conditions and environmental factors on the shadow of the power generation resulted in loss of efficiency. In this paper, a simple structure with interleaved isolation converter according to the characteristics of the hardware circuit is proposed in order to improve the conversion efficiency of photovoltaic grid system. First, the hot spot effect and discretization of solar panels according to the characteristics of the micro-inverter with a lot of promotion is analyzed. The least action recursive method is involved, which has high computing precision, and therefore is more suitable for distributed micro-inverter system. The PC56F8245 chip is chosen to overcome the loss of photovoltaic energy and improve the conversion efficiency. The stability and high accuracy has been proved through the related experiments.

스트링 인버터의 정격전력이 낮은 단점을 보완하기 위하여 전력변환장치(PCS: Power Conditioning System)를 마이 크로 인버터를 사용하여 기존 PCS와 비교하여 마이크로 인버터의 필요성과 향후의 발전 방향을 고찰하고자 한다. 현재 가정 용 태양광발전 시스템에서는 스트링 인버터를 사용해 왔으며 유럽을 시작으로 스트링 인버터의 단점을 보완할 수 있는 마이 크로 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.

In order to overcome the drawbacks of low rated power of the string inverter, the necessity of micro -inverters and future development directions will be examined by comparing the power conditioner system with existing PCS using micro inverter. Currently, string inverters have been used in household solar power generation systems, and research and penetration of micro-inverters(PV-MIC) have been expanding, which can overcome the shortcomings of string inverters starting from Europe. However, in the PV inverter industry, precise technical standards, test measurement equipment and related test methods for micro-inverters(PV-MIC) are obstacles to product development. Therefore, in this paper, considering the characteristics of micro-inverter (PV-MIC), it aims to make it competitive so that it does not lag behind advanced technology change through test measurement equipment and related technical standard.

This paper presents a novel power decoupling control scheme with the bidirectional buck-boost converter for primary-side regulation photovoltaic (PV) micro-inverter. With the proposed power decoupling control scheme, small-capacitance film capacitors are used to overcome the life-span and reliability limitations of the large-capacitance electrolytic capacitors. Then, an improved flyback PV inverter is employed in continuous conduction mode with primary-side regulation for the PV power conditioning. The proposed power-decoupling controller shares the reference for primary side current regulation of the flyback PV inverter. The decoupling controller shapes the input current of the bidirectional buck-boost converter. The shared reference eliminates the phase-delay between the input current to the bidirectional buck-boost converter and the double frequency current at the PV primary current. The elimination of the phase-delay in dynamic response enhances the ripple rejection capability of the power decoupling buck-boost converter even with small film capacitor. With proposed power decoupling control scheme, the additional advantage of the primary-side regulation of flyback PV inverter is that there is no need to have an extra current sensor for obtaining the ripplecurrent reference of the decoupling current-controller of the power-decoupling buck-boost converter. Therefore, the proposed power decoupling control scheme is cost-effective as well as the size benefit. A new transient analysis is carried out which includes the source voltage dynamics instead of considering the source voltage as a pure voltage source. For verification of the proposed control scheme, simulation and experimental results are presented.

When using a conventional power factor correction circuit, a comparatively huge capacitor is used to boost-up output voltage. It has a large amount of harmonic distortion in the input current waveform. To improve the input current waveform of diode rectifiers, we propose a new operating principle for the power factor correction circuit. Due to the fact that the proposed circuit uses smaller ones and a smaller reactor, the output voltage increases and obtains higher input current waveforms. These are suitable for the harmonics guidelines. The proposed circuit is able to obtain higher power factor and efficiency. Also, it has reduced switching loss and held over-shooting by using an inverter of eliminated dead-time HPWM that has non-linear impedance circuits to make up diodes, capacitance and a reactor. We compared the conventional PWM inverter and proposed HPWM inverters and found that a high input power factor of 97[%] and an efficiency of 98[%] were also obtained.

본 논문에서는 플라이백 마이크로 인버터를 통해 전류센서 없이 최대전력 추종(Maximum Power Point)방법을 제안한다. 이 인버터는 태양광 전력을 역률1인 정현파, 낮은 왜곡율(THDs)로 계통연계 할 수 있는 태양광 인버터 이다. MPPT방식은 전류 센서리스로서 PV모듈의 전압과 MPPT제어 출력 값을 곱하여 PV전력의 정보를 비례적인 값으로 간접적으로 얻는 방식으로 태양광 최대 전력점을 찾을 수 있다. 또한, 계통의 전압으로 위상정보를 얻어 이를 정류시켜 MPPT제어와 곱하여 PWM파형을 발생한다. 제안한 태양광 인버터 전력단 회로는 플라이백으로 불연속 모드(DCM)로 동작하였으며, MPPT제어는 디지털(DSP)로 구현하였다. 100W급 하드웨어로 설계하여 실험을 진행 분석하였다.

본 논문에서는 저가형의 고효율 이단형 탭인덕터 벅-부스트 컨버터를 적용한 마이크로 인버터를 제안한다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 단상전력계통에 고역률의 정현파전류를 공급할 수 있는 새로운 구조이다. 강압시에는 벅 모드로 동작하며, 승압시에는 탭인덕터 부스트 모드로 동작한다. 정류형태의 전류를 인버터에 공급하며, 낮은 주파수를 사용하는 전파정류 인버터가 고역률의 교류 파형으로 변환한다. 벅-부스트에 탭인덕터를 적용함으로써 권선비에 따른 시비율을 조절할 수 있어 극단적인 승압시에도 벅-부스트의 도통을 적절히 유지할 수 있다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM), 200W급 하드웨어 프로토타입을 통해 동작특성 및 효율 분석을 하였다.

태양광시장의 확대 및 발전효율 향상에 따른 요구에 따라 다양한 태양광광시스템이 제안되어 운영되고 있으며, 대용량의 경우에는 중앙집중식이 선호되고 있다. 하지만, 중소용량의 태양광발전 시스템에서는 스트링 방식 또는 멀티스트링 방식이 선호되고 있으며. 추가적으로 모듈단위의 태양광 시스템에 대해 여러 가지 형태의 구조가 제안되고 있다. 본 논문에서는 태양광 마이크로 인버터의 기술개발 동향을 소개하고, 당사에서 개발하고 있는 마이크로인버터의 특징을 소개한다.

태양광시장의 확대에 따라 다양한 형태의 태양광시스템이 제안되어 운영되고 있으며, 특히 대용량의 경우에는 중앙집중식이 선호되고 있다. 하지만, 중소용량의 태양광발전 시스템에서는 스트링 방식 또는 멀티스트링 방식이 선호되고 있다. 추가적으로 모듈단위의 태양광 시스템에 대해 여러 가지 형태의 구조가 제안되고 있다. 본 논문에서는 당사가 개발하고 있는 마이크로 인버터의 구조와 특징에 대해서 소개한다.

본 논문에서는 저가형 고효율의 탭인덕터 벅-부스트 마이크로 인버터를 제안한다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 단상전력계통에 고역률의 정현파전류를 공급할 수 있는 새로운 구조이다. 강압시에는 벅모드로 동작하며, 승압시에는 탭인덕터 부스트 모드로 동작한다. 정류형태의 전류를 2차측에 공급하면, 낮은 주파수를 사용하는 전파정류 인버터가 고역률의 교류 파형으로 변환한다. 벅부스트에 탭인덕터를 적용함으로써 권선비에 따른 시비율을 조절할 수 있어 극단적인 승압시에도 벅부스트의 도통을 적절히 유지할 수 있다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 PSIM을 통해 시뮬레이션을 하여 증명하였다.

태양광 발전용 마이크로 인버터는 PV 모듈에 직접 설치되기 때문에 크기, 무게 등이 중요한 설계 요소다. 따라서 출력 필터 설계 시 전력 품질 뿐만 아니라 필터에 사용되는 수동 소자의 크기 또한 고려해야 한다. 본 논문에서는 마이크로 인버터용 출력 필터로서 Trap-CL 구조를 분석하고, 필터의 소형화를 고려한 설계 기법을 제안한다. 설계 된 Trap-CL 필터의 특성을 단상 플라이백 인버터에 적용하여 확인하였으며, 기존 플라이백 인버터에 사용되던 CL 필터와의 비교를 통하여 그 타당성을 검증하였다.

본 논문은 계통연계형 소용량 태양광 인버터에 적용된 AFD(Active Frequency Drift) 기반의 단독 운전 검출 기법을 제안한다. 태양광 시스템에 일반적인 인버터 토폴로지를 사용한 경우, 무효전력 주입을 이용하여 단독운전 검출이 가능하다. 하지만 무효전력의 제어가 불가능한 인버터를 사용한 경우에는 기존의 무효전력을 이용하는 단독운전 검출기법을 사용할 수 없다. 무효전력의 제어가 불가능한 인버터 토폴로지에 새로운 스위칭 기법을 적용하면 무효전력을 주입한 효과를 얻을 수 있고, 이를 통해 기존의 AFD 방식을 응용하여 단독운전 검출이 가능한 새로운 검출기법을 제안하였다. 제안하는 검출기법은 기존의 AFD 방식보다 인버터 출력전류의 THD (Total Harmonic Distortion)를 개선할 수 있는 장점이 있다. 제안하는 기법의 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

본 논문에서는 유사 DC-Link 타입의 태양광 마이크로 인버터에서 요구되는 대용량의 전해 커패시터의 단점을 지적하고 이를 제거하기 위해 shunt 방식으로 연결되는 양방향 벅-부스트 컨버터 제어방법을 제안한다. 태양광 마이크로 인버터는 동작 특성상 PV 입력단에 120Hz 리플이 존재하지만 대용량의 전해 커패시터를 적용함으로써 리플을 제거할 수 있다. 하지만 전해 커패시터의 짧은 수명이 전체 시스템의 신뢰성을 저하시키기 때문에 이를 극복하기 위한 부가적인 회로가 필요하다. 본 논문에서는 제안한 1차측의 플라이백 스위치 전류 제어기의 레퍼런스를 공유함으로써 전류 센서수를 감소시키고 PV 입력단 Capacitance를 낮출 수 있는 양방향 벅-부스트 회로의 제어기를 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

본 논문에서는 태양광 마이크로 인버터의 PV 입력단에서 발생하는 리플을 저감하기 위한 충방전용 양방향 플라이백 컨버터의 제어기 설계를 제안한다. 기존 시스템에서는 PV 입력단의 리플을 제거하기 위해 고용량의 전해커패시터를 사용해왔다. 하지만 전해커패시터는 수명이 짧기 때문에 시스템의 신뢰성이 저하되고, 부피를 증가시킨다. 본 시스템의 구조는 태양광 마이크로 인버터의 PV 입력단에 전해 커패시터를 사용하지 않고 리플저감을 위한 양방향 플라이백 컨버터를 shunt방식으로 연결함으로써 리플을 제거하고 수명을 연장시키고 시스템을 안정시킬 수 있는 구조이다. 본 논문에서는 PV 입력단에서 발생하는 120Hz 리플을 제거하고 양방향 플라이백 컨버터의 안정적인 동작을 구현하기 위한 제어기를 설계한다.

최근, 국·내외적으로 CO₂배출의 저감을 위한 기술적인 방안 중 하나로 도서지역의 마이크로그리드에 기 설치된 디젤발전기의 가동률을 줄이고 신재생에너지전원의 비중을 높여 운용하고 있는 실정이다. 특히, 국내에서는 가파도, 가사도, 울릉도 등의 도서지역에 디젤발전기와 신재생에너지, 전기저장장치로 구성된 독립형 마이크로그리드의 실증 및 보급 사업이 활발하게 진행되고 있으며, 기존의 디젤발전기 대신 정전압, 정주파수(constant voltage constant frequency, CVCF) 기능을 가진 CVCF 인버터 및 CVCF 인버터용 배터리를 도입하여 마이크로그리드를 안정적으로 운용하는 연구들이 진행되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 정상상태 운용특성에 있어서, 출력이 불안정한 태양광전원과 풍력발전과 같은 신재생에너지전원이 계통에 연계되면서 전력품질에 많은 문제가 발생하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 신재생에너지전원과 전기저장장치 연계에 따른 마이크로그리드의 운용특성을 분석하기 위하여, PSCAD/EMTDC를 이용하여 30kW급 마이크로그리드 시스템을 모델링하고, 이를 바탕으로 마이크로그리드 시험장치를 구현한다. 30kW급 마이크로그리드 시스템을 바탕으로 시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, 제안한 방법이 CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드 시스템에서 저전압, 과전압 및 불평형 문제를 개선하는 데 유용함을 확인하였다.

Recently, for the purposes of reducing carbon dioxide(CO₂) emissions in the island area, countermeasures to decrease the operation rate of diesel generator(DG) and to increase one of renewable energy sources(RES) is being studied. In particular, the demonstration and installation of stand-alone micro-grid(MG) system which is composed of DG, RES and energy storage system(ESS) has been implemented in some island areas such as Gapa-do, Gasa-do and Ulleung-do island. However, many power quality(PQ) problems may be occurred due to an intermittent output of RES including photovoltaic(PV) system and wind power(WP) system in a normal operating of constant voltage & constant frequency(CVCF) inverter-based MG system. Therefore, this paper presents a modeling of the 30kW scale MG system using PSCAD/EMTDC, and also implements a 30kW scale CVCF inverter-based MG system as test devices to analyze normal operating characteristics of MG system. From the simulation and test results, it is confirmed that the proposed methods are useful and practical tools to improve PQ problems such as under-voltage, over-voltage and unbalanced load in CVCF inverter-based MG system.

최근, 도서지역의 신재생에너지전원 및 ESS의 도입이 확대되면서, 이산화탄소 배출의 저감을 위하여, 디젤발전기 대신 CVCF 인버터가 주 전원인 Micro-grid를 안정적으로 운용하는 방안들이 연구되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반의 Micro-grid에서는 전체 부하보다 신재생에너지전원의 출력이 큰 경우에 에너지 Sinking(과도상태) 현상이 발생하게 된다. 이 때, CVCF 인버터용 배터리의 SOC 상태에 따라, 배터리 전압이 급격히 상승하여, 인버터의 과전압 보호동작에 의해 CVCF 인버터가 탈락되어 Micro-grid 전체 계통에 정전을 유발할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 CVCF 인버터를 기반으로 한 도서지역용 Micro-grid의 안정적인 운용을 위하여, 에너지 Sinking이 발생한 경우의 운용특성을 분석하고, CVCF 인버터가 에너지 Sinking 시에 탈락되는 것을 사전에 방지할 수 있는 Micro-grid의 과도상태 운용전략을 제안한다. 또한, CVCF 인버터, 태양광전원, 수용가부하로 구성된 30kW급 Micro-grid 시험장치를 구현하여, 실 계통에서의 에너지 Sinking에 의한 CVCF 인버터 기반 Micro-grid의 과도상태 시 운용특성을 제시한다. 한편, 30kW급 시험장치와 제안한 운용전략을 바탕으로 Micro-grid의 과도상태 운용특성을 분석한 결과, CVCF 인버터용 배터리의 전압과 SOC에 따라 인버터가 탈락하는 과도상태를 사전에 방지할 수 있어, 본 논문의 유용성을 확인하였다.

Recently, micro-grids based on a CVCF inverter have been replacing diesel generators to reduce CO2 emissions in island areas with the increase of renewable energy sources. Stable operation methods are also being researched. These micro-grids may cause energy sinking if the total output of renewable energy sources is larger than the total customer loads. In the case of energy sinking, the voltage of a CVCF battery could rapidly increase according to the condition of SOC, and blackout could occur in the micro-grid due to the operation of a protection device in a CVCF inverter. Therefore, this paper analyzes the operation characteristics of a CVCF-inverter-based micro-grid when energy sinking occurs and proposes a transient operation strategy to prevent shut-down of the CVCF inverter. A test device of a 30-kW CVCF-inverter-based micro-grid was implemented, and the transient operation characteristics for the energy sinking phenomenon are presented. The simulation results confirm that blackout can be properly prevented according to the conditions of SOC and voltage in a CVCF battery.

An micro model for the power insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) is developed. The model consistently described the IGBT steady-state current-voltage characteristics and switching transient current and voltage waveform for all loading conditions. The model is based on the equivalent circuit of a MOSFET with supplies the base current to a low-gain, high-level injection, bipolar transistor with its base virtual contact at the collector and of the base. Model results are compared with measured turn-on and turn-off waveform for different drive, load, and feedback circuits.