KR102034431B1 - 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 패널의 전력 발생 시스템에 관한 것으로, 태양전지 패널에 개별적으로 DC 옵티마이저(DC Optimizer)와 같은 발전효율 최적화부를 연결하여 태양전지 패널의 발전효율을 최적화 시키는 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템에 관한 것이다.
상기 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템은, 태양광을 이용하여 출력전압을 생산하는 복수의 태양전지 패널, 상기 태양전지 패널에서 입력받은 상기 출력전압에 대응되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터 및 상기 태양전지 패널에 각각 개별적으로 연결되어 상기 태양전지 패널의 상기 출력전압을 일정전압으로 변환하는 발전효율 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템{Maximum Power Generation System of Solar Panel}

본 발명은 태양광 패널의 전력 발생 시스템에 관한 것으로, 태양전지 패널에 개별적으로 DC 옵티마이저(DC Optimizer)와 같은 발전효율 최적화부를 연결하여 태양전지 패널의 발전효율을 최적화 시키는 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템에 관한 것이다.

전 세계는 화석 연료의 고갈과 환경오염으로 인해 신재생 에너지에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 특히 태양광 에너지에 대한 연구가 끊임없이 이루어지고 있고 많은 태양광 발전 시스템이 나왔다. 이제는 태양광 에너지를 이용한 보다 높은 태양광 발전의 효율을 높이기 위한 연구가 필요한 상황이다.

이러한 태양에너지 이용 시스템은 에너지 시스템의 다양화에 대응한 에너지 공급 시스템의 하나로서 지구 환경 문제 관점에서도 유망한 공급 수단으로 인정되고 있다.

태양광 발전 시스템은 단일 모듈의 발전 전력이 크지 않기 때문에 여러 개의 모듈을 직·병렬로 연결하여 가정용 및 산업용과 같은 특정한 개별 수요에 적절한 전압과 전류 레벨을 얻는 구조가 필수적이게 된다.

이러한 구조는 환경적 요인인 주변 건물이나 먼지 등으로 인한 부분적 차광이 몇몇 단일 모듈에 발생할 경우 한 스트링 내의 직렬연결로 전체 전류의 감소로 이어지고 이는 전체 시스템 효율 저하로 나타난다.

따라서 각각의 태양전지 패널로부터 최대 출력전압을 얻을 수 있는 태양광 발전 시스템이 필요하다.

한국 공개특허 제10-2017-0118393(2017년10월25일)

본 발명은 상술한 필요성에 따라 태양전지 패널에 개별적으로 발전효율 최적화부를 연결하여 최대 출력 점 추종 제어를 통해 최대 출력 점을 파악하고 이에 따라 태양전지 패널의 발전효율을 최적화 시키는 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템은, 태양광을 이용하여 출력전압을 생산하는 복수의 태양전지 패널, 상기 태양전지 패널에서 입력받은 상기 출력전압에 대응되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터 및 상기 태양전지 패널에 각각 개별적으로 연결되어 상기 태양전지 패널의 상기 출력전압을 일정전압으로 변환하는 발전효율 최적화부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발전효율 최적화부는, 상기 태양전지 패널에서 출력되는 출력전압을 강압 또는 승압하도록 구성될 수 있다.

상기 인버터는, 상기 태양전지 패널이 최대 전력 점(MPP: Maximum Power Point)에서 발전할 수 있도록 최대 출력 점 추종 제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking)를 통해 최대 전력 점 전압을 생성하는 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 발전효율 최적화부는, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 벅(buck) 모드로 동작되어 상기 출력전압을 강압시키도록 구성될 수 있다.

상기 발전효율 최적화부는, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 부스트(Boost) 모드로 동작되어 상기 출력전압을 승압시키도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 패널의 최대 전력 발생 방법은, 복수의 태양전지 패널이 태양광을 이용하여 출력전압을 생산하는 출력전압 생성단계, 상기 태양전지 패널에 각각 연결되는 발전효율 최적화부가 상기 출력전압을 일정전압으로 변환하는 전압 변환단계 및 인버터가 상기 태양전지 패널이 최대 전력 점(MPP: Maximum Power Point)에서 발전할 수 있도록 최대 출력 점 추종 제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking)를 통해 최대 전력 점 전압을 생성하는 최대 전력 전압 생성단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 태양광 패널의 최대 전력 발생 방법은, 상기 발전효율 최적화부가 상기 태양전지 패널이 상기 최대 전력 점 전압을 생성하도록 상기 출력전압을 강압 또는 승압 최대 전력 점 전압 제어단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 최대 전력 점 전압 제어단계는, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 벅(buck) 모드로 동작되어 상기 태양전지 패널의 상기 실제 출력전압을 강압시키도록 구성될 수 있다.

상기 최대 전력 점 전압 제어단계는, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 부스트(Boost) 모드로 동작되어 상기 태양전지 패널의 상기 실제 출력전압을 승압시키도록 구성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명은 개별 모듈 간 DC Optimizer를 부착함으로써 전체 시스템의 효율 극대화가 가능하다.

또한, 태양광 시스템의 태양 전지는 온도와 일사량에 따라 태양 전지의 단락 전류와 개방 전압의 특성이 변화하게 되며 태양 전지의 전력 활용의 효율을 극대화 할 수 있는 최대 전력 출력 지점의 위치도 온도와 일사량에 따라 변화하게 된다. 이처럼 외부 변화에 따라서 최대 전력 동작점 또한 달라지기 때문에 태양광 시스템이 최대 전력 동작점에서 운전되기 위해서는 태양 전지의 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 알고리즘을 이용하여 효율을 극대화하는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 발전효율 최적화부가 DC 옵티마이저인 경우, DC 옵티마이저를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 제어부에서 최대 출력 점 추종 제어를 위해 사용하는 국소점 회피 알고리즘을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 발전효율 최적화부가 DC 옵티마이저인 경우, DC 옵티마이저의 효율을 측정하기 위한 DC 옵티마이저 효율 측정장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 도 2의 DC 옵티마이저의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 일사량 100w/

에서의 게이트(Gate) 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 도 2의 DC 옵티마이저의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 일사량 1100w/

에서의 게이트(Gate) 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템(1)은 태양전지 패널(10), 발전효율 최적화부(20) 및 인버터(30)를 포함한다.

태양전지 패널(10)은 복수개 구비되며, 태양광을 이용하여 출력전압을 생산하도록 구성된다.

태양전지 패널(10)은 태양전지의 최소단위인 태양전지 셀들이 직렬로 연결된 구성을 가지며, 예를 들어, 약 0~350의 전력(W)을 출력한다. 태양전지 패널(10)은 인버터(30)에서 필요로 하는 입력 전압까지 출력전압을 승압시키기 위하여 서로 직렬로 연결된다.

발전효율 최적화부(20)는 태양전지 패널(10)에 각각 개별적으로 연결되어 태양전지 패널(10)의 상기 출력전압을 일정전압으로 변환하도록 구성된다.

발전효율 최적화부(20)는 태양광 발전시스템의 태양광 발전효율을 향상 및 최적화시키기 위하여 태양전지 패널(10)에 개별적으로 연결된다. 발전효율 최적화부(20)는 태양전지 패널(10)에서 출력되는 출력전압을 강압 또는 승압한다.

태양전지 패널(10)이 환경적 요인인 주변 건물이나 먼지 등으로 인한 부분적 차광이 몇몇 단일 모듈에 발생할 경우 한 스트링 내의 직렬연결로 전체 전류의 감소로 이어지고 이는 전체 시스템 효율 저하로 나타난다. 이러한 문제를 해결하기 위해 개별 모듈 간 발전효율 최적화부(20)를 부착함으로써 전체 시스템의 효율 극대화가 가능하다.

인버터(30)는 태양전지 패널(10)에서 입력받은 출력전압에 대응되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하도록 구성된다.

인버터(30)는 태양전지 패널(10)이 최대 전력 점(MPP: Maximum Power Point)에서 발전할 수 있도록 최대 출력 점 추종 제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking)를 하는 제어부(300)를 포함한다. 제어부(300)는 발전효율 최적화부(20)의 동작을 제어하여 각각의 태양전지 패널(10)의 출력 효율을 증대시킨다.

제어부(300)는 출력전압이 태양전지 패널(10)의 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 출력전압 강압신호를 생성하여 발전효율 최적화부(20)로 전송한다.

여기서, 발전효율 최적화부(20)는 제어부(300)로부터 출력전압이 태양전지 패널(10)의 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 출력전압 강압신호를 수신하고, 벅(Buck) 모드로 동작시켜서 출력전압을 강압시킨다.

또한, 제어부(300)는 출력전압이 태양전지 패널(10)의 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 출력전압 승압신호를 생성하여 발전효율 최적화부(20)로 전송한다.

발전효율 최적화부(20)는 제어부(300)로부터 출력전압이 태양전지 패널(10)의 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 출력전압 승압신호를 수신하고, 부스트(Boost) 모드로 동작시켜서 출력전압을 승압시킨다.

그러므로 본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템(1)에서 복수의 태양전지 패널(10) 중 하나의 태양전지 패널이 구름이나 기후에 의해 전력을 적게 발생하더라도 나머지 태양전지 패널들이 최대 전력을 발생하게 인버터(30)의 제어부(300)의 명령에 따라 발전효율 최적화부(20)를 제어한다.

도 2는 본 실시예에 따른 발전효율 최적화부(20)가 DC 옵티마이저인 경우, DC 옵티마이저를 개략적으로 나타낸 도면이다.

발전효율 최적화부(20)가 DC 옵티마이저인 경우, DC 옵티마이저는 마이크로 컨트롤러(Microcontroller), Buck·Boost DC-DC Converter, 인버터, 다이오드, 커패시터 그리고 부하 저항으로 구성된다.

여기서, 인버터 L1은 5.34uH, 다이오드 D1은 60V/4A의 듀얼 다이오드, C1, C2는 10uF/50V, R1은 15KΩ, Q1, Q2는 60V/19A의 OSFET(NMOS)으로 구성된다. 마이크로 컨트롤러에서는 MOSFET 동작을 위한 PWM을 내보내고 전압, 전류를 12Bit의 ADC값을 받아 디지털 필터링을 통해 안정된 전압, 전류 값을 계측 할 수 있다.

태양광 패널(10)의 최대 전력 발생을 위한 발전효율 최적화부(20)인 DC 옵티마이저는 출력 전력이 350W까지 가능하고 최대 출력 점 추종 제어 동작 범위는 8~48V로 광범위 하다. 그리고 입력전압을 출력전압으로 바로 보내는 String Bypass가 가능하다. [표 1]은 DC 옵티마이저의 사양을 나타낸다.

[표 1]

[표 2]는 마이크로 컨트롤러의 사양을 나타낸다. CPU Core는 32-bit RISC Microcontroller를 가지고 Memory는 32kB의 내부 SRAM를 가지고 있으며 직렬통신(Serial communication)은 UART, SPI, I2C를 포함하고 있다. 아울러 MOSFET구동을 위한 2개의 High-Side driver와 2개의 Low-Side driver를 가지고 있다.

[표 2]

DC 옵티마이저는 개별 모듈의 최대 출력 점 추종 제어를 수행하는 Buck구조로 이때 도 2에서 아랫단의 MOSFET은 오프(OFF) 상태를 유지하고, 윗단의 MOSFET이 온(ON), 오프(OFF)를 반복하는 벅(Buck) 구조로 동작을 하게 된다. 출력전압은 듀티비에 비례하고 입력 전압 대비 출력전압을 강압할 수 있다. 또한 개별 최대 출력 점 추종 제어로 최대 전력 점을 추종하는 방식으로 구동되기 때문에 높은 효율을 얻을 수 있다.

[수학식 1]과 [수학식 2]에서 Vin, Vout, D는 각각 입력전압, 출력전압, PWM의 듀티비를 나타낸다. 수식 1은 Buck 구조로 동작할 때의 출력전압을 나타내고 수식 2는 Boost 구조로 동작할 때의 출력전압을 나타낸다.

도 2에 따라 DC 옵티마이저는 벅(Buck) 모드로 동작되는 경우, 아랫단의 MOSFET은 오프(OFF) 상태를 유지하고, 윗단의 MOSFET이 온(ON), 오프(OFF)를 반복하여 출력전압을 강압한다. 예컨대, 아랫단의 MOSFET은 오프(OFF) 상태로 유지되고, 윗단의 MOSFET이 온(ON)으로 동작되다가 일정시점 이후 오프(OFF)로 동작되는 것을 반복하면서 출력전압이 강압된다.

도 2에 따라 DC 옵티마이저는 부스트(Boost) 모드로 동작되는 경우, 윗단의 MOSFET이 온(ON) 상태를 유지하고, 아랫단의 MOSFET은 온(ON), 오프(OFF)를 반복하여 출력전압을 승압한다. 예컨대, 윗단의 MOSFET이 온(ON) 상태로 유지되고, 아랫단의 MOSFET이 (ON)으로 동작되다가 일정시점 이후 오프(OFF)로 동작되는 것을 반복하면서 출력전압이 승압된다.

도 3은 본 실시예에 따른 제어부(300)에서 최대 출력 점 추종 제어를 위해 사용하는 국소점 회피 알고리즘을 그래프로 나타낸 이다.

도 3에 따른 국소점 회피 알고리즘은 ④(국소적인 최대 전력점)의 전력점이 생기게 되었을 경우, ①, ②, ③, ④, ⑤의 이전 혹은 이후 다섯 개 지점의 경향성을 판단한다. 국소점 회피 알고리즘은 현재의 상태가 벅 컨버터(Buck Converter)의 시비율을 낮추어 전력을 상승시키는 도중이었다는 것을 인지하고 국소적인 최대 전력점에서 전력의 최대점을 찾지 않고 최대 전력 점을 찾아 벅 컨버터의 시비율을 낮추는 특성을 갖는다.

도 4는 본 실시예에 따른 발전효율 최적화부(20)가 DC 옵티마이저인 경우, DC 옵티마이저의 효율을 측정하기 위한 DC 옵티마이저 효율 측정장치를 나타낸 도면이다.

DC 옵티마이저 효율 측정장치는 DC 옵티마이저의 효율을 측정하기 위하여 도 4와 같이 구성 후 일사량 별 입력 전력, 출력 전력을 모니터링해 효율 측정한다. 효율은 입력 전력을 출력 전력으로 나눈 것으로 [수학식 3]과 같다.

태양전지 패널을 대신하여 태양광 시뮬레이터(PV Simulator)와 태양광 시뮬레이터 프로그램을 이용하여 일사량을 변동하여 입력 전압을 주고 최대 300W 출력을 가진 전자 부하를 사용하여 DC 옵티마이저의 출력을 걸고 3채널 전력 분석기(Power Analyser)를 이용하여 1채널은 입력, 2채널은 출력에 연결하여 효율을 측정한다.

도 5는 본 실시예에 따른 도 2의 DC 옵티마이저의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 일사량 100w/

에서의 게이트(Gate) 파형을 나타낸 도면이다.

도 5를 보면, 도 2의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 Gate 파형은일사량 100w/

에서의 Q1의 MOSFET이 듀티비 90.53%를 갖고 Q2는 듀티비 0%로 OFF 상태이고 강압 모드 상태의 파형을 나타낸다. 이때 입력 전압은 40.49V이고 출력전압은 37.2V로 출력전압이 입력전압 대비 3.29V 떨어진 것을 알 수 있고 이때의 효율은 96.01%로 가장 낮게 나온다.

도 6은 본 실시예에 따른 도 2의 DC 옵티마이저의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 일사량 1100w/

에서의 게이트(Gate) 파형을 나타낸 도면이다.

도 6을 보면, 도 2의 스위칭 소자인 Q1, Q2 MOSFET의 게이트(Gate)파형으로써 일사량 1100w/

일대의 듀티비 97.11%를 갖는 강압 모드 상태의 파형을 나타낸다. Q1이 OFF 상태이고 Q2가 ON, OFF를 반복하게 되면 수식 2와 같이 듀티비에 따라 입력 전압을 승압 할 수 있고 반대로 Q2가 OFF상태이고 Q1이 ON, OFF를 하게 되면 수식 1과 같이 입력전압 대비 출력전압을 강압할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.

복수의 태양전지 패널(10)은 서로 연결되어 각각 태양광을 이용하여 출력전압을 생산한다(S701).

발전효율 최적화부(20)는 복수의 태양전지 패널(10)에 각각 연결되어 출력전압을 일정전압으로 변환한다(S702).

인버터(30)의 제어부(300)는 태양전지 패널이 최대 전력 점(MPP: Maximum Power Point)에서 발전할 수 있도록 최대 출력 점 추종 제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking)를 통해 최대 전력 점 전압을 생성한다(S703).

제어부(300)는 최대 전력 점 전압에 따라 태양전지 패널(10) 각각에 연결되는 발전효율 최적화부(20)를 제어하여 태양전지 패널(10)이 최대 전력 점 전압을 생성하도록 제어한다.

제어부(300)는 출력전압이 최대 전력 점 전압보다 높은지 판단한다(S704). 제어부(300)는 출력전압이 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 출력전압 강압신호를 생성하여 발전효율 최적화부(20)로 전송한다.

발전효율 최적화부(20)는 제어부(300)로부터 출력전압 강압신호를 수신하는 경우, 벅(Buck) 모드로 동작되어 출력전압을 강압시킨다(S705).

단계 S704 이후, 출력전압이 최대 전력 점 전압보다 높지 않은 경우, 제어부(300)는 출력전압이 최대 전력 점 전압보다 낮은지 판단한다(S706). 제어부(300)는 출력전압이 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 출력전압 승압신호를 생성하여 발전효율 최적화부(20)로 전송한다.

발전효율 최적화부(20)는 제어부(300)로부터 출력전압 승압신호를 수신하는 경우, 부스트(Boost) 모드로 동작되어 출력전압을 승압시킨다(S707).

도 7에서는 단계 S701 내지 단계 S707을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S701 내지 단계 S707 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템
10: 태양전지 패널
20: 발전효율 최적화부
30: 인버터
300: 제어부

Claims (9)

1. 태양광을 이용하여 출력전압을 생산하는 복수의 태양전지 패널;
   상기 태양전지 패널에서 입력받은 상기 출력전압에 대응되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터; 및
   상기 태양전지 패널에 각각 개별적으로 연결되어 상기 태양전지 패널의 상기 출력전압을 일정전압으로 변환하는 발전효율 최적화부; 를 포함하되,
   상기 인버터는 상기 태양전지 패널이 최대 전력 점(MPP: Maximum Power Point)에서 발전할 수 있도록 국소점 회피 알고리즘을 이용하여 최대 출력 점 추종 제어(MPPT: Maximum Power Point Tracking)를 통해 최대 전력 점 전압을 생성하는 제어부를 포함하고,
   상기 발전효율 최적화부는 마이크로 컨트롤러, 벅·부스트 DC-DC 컨버터, 인버터, 다이오드, 커패시터, 한 쌍의 MOSFET 및 부하저항으로 구성된 DC 옵티마이저이고, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 높은 경우, 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 한 쌍의 MOSFET의 동작에 따라 벅(buck) 모드로 동작되어 상기 출력전압을 강압시키고, 상기 출력전압이 상기 태양전지 패널의 상기 최대 전력 점 전압보다 낮은 경우, 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 한 쌍의 MOSFET의 동작에 따라 부스트(Boost) 모드로 동작되어 상기 출력전압을 승압시키며,상기 국소점 회피 알고리즘은 국소적인 최대 전력점이 발생하면 상기 국소적인 최대 전력점의 이전 또는 이후 다섯 개 지점의 경향성을 판단하여 상기 발전효율 최적화부가 상기 벅 모드로 동작중인지 상기 부스트 모드로 동작중인지 인지하여 인지된 동작모드에 따라 상기 마이크로 컨트롤러를 통해 상기 한 쌍의 MOSFET의 동작을 제어하여 상기 출력전압을 강압시키거나 승압시켜 최대 전력 점을 찾는 것을 특징으로 하는 태양광 패널의 최대 전력 발생 시스템.
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