[계통] 출력제어 시스템 (출력제어 · 역률제어)

출력제어 시스템 (출력제어 · 역률제어)

안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.

오늘은 태양광 인버터 출력제어시스템에 대해서 알아보려 합니다.

태양광 발전소는 다른 발전소에 비해 출력량이 불규칙적이고, 통제가 어려운 단점이 있었습니다.

특히, 인버터 특성상 분산형전원이 몰리게 되면 계통과전압을 야기하는데요.

단점을 보완하기 위해, RTU와 펌웨어를 이용하여 출력제어와 역률제어를 진행합니다.

아직까지 전국에 적용되진 않았구요. 2024년 제주도에서 시범적으로 진행하고 있습니다.

출력제어시스템의 핵심 출력제어와 역률제어에 대해서 한번 같이 알아보겠습니다.
 

 

목차

1. 출력제어

2. 역률제어
 

 

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1. 출력제어

분산형전원 인버터에서는 PWM 제어(듀티비제어) 통해 출력제어를 진행합니다.

듀티비를 조절하여 전압을 조절합니다. (전류일정)
 
(두꺼비님 블로그 내 사진 참고하시면 이해하는데 도움되실 것 같습니다.)
링크 : https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=dukuby&logNo=221089715731&proxyReferer=

 

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2. 역률제어

분산형전원 인버터에서는 역률제어를 통해 전압을 제어합니다.

전압을 제어하는 방법은 무효전력제어, 전압제어, 전류제어, 역률제어가 있습니다.

그중 태양광 인버터는 무효전력 제어 또는 역률 제어 방법을 사용합니다.

무효전력제어, 역률제어 둘 다 역률 계전기를 이용한다는 점에서 큰 흐름은 비슷하다고 볼 수 있습니다.

스위칭 소자와 LC회로에서 무효전력을 제어하여 역률을 조정합니다.




 

 

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Q1) 인버터 출력전압이 계통전압보다 높아야 생산된 전기가 역송전하지 않나요?

일부 맞습니다. 정확하게는 인버터 DC-Link 전압이 교류 계통보다 더 높아야 합니다.

여기서 DC-Link전압과 교류 계통전압의 수치를 1:1로 비교하는 것은 아닙니다.

220V라고 하는 정격전압은 '실효값'을 나타냅니다. 실효값에 루트 2를 곱해준 값을 '최댓값'이라고 부릅니다.

220V에서 최댓값은 311V입니다. 일반적으로 단상인버터의 경우 10%, 삼상인버터의 경우 15%의 여유분을 설정합니다.

(제조사마다 상이) (KEC 과전압 범위 220V ±6% , 380V ±10%)

DC-Link는 계통전압의 최댓값보다 큰 값으로 설정되어야 합니다.

그래서 단상의 경우 350Vdc , 삼상의 경우 650Vdc 정도로 설정합니다.

적용해보면, 삼상 380V일 경우에 교류 계통피크가 537V이므로 여유분을 고려하여 계산하였을 때,

DC 링크가 650 이상일 때 인버터가 동작을 준비합니다.
 

 

Q2) 역률제어로 출력을 제어하지 않는 이유는 무엇일까요?

역률을 제어해서 출력을 제어할 수 있는 범위가 한정적이기 때문입니다.

논문참조.  태양광발전 저압연계시 인버터 출력단 전압상승에 대한 연구(조강연)

 

 

Q3) 듀티비제어로 전압을 제어하지 않는 이유는 무엇일까요?

듀티비제어로 전압을 제어하는 것은 맞습니다.

하지만, 듀티비제어를 하여 전압을 제어한 뒤,

정류과정을 거치고 다시 IGBT를 통해 교류로 변환해야하는 과정이 필요합니다.

즉 듀티비제어를 할 경우 정류과정이 필요하기 때문에 과전압제어에 사용하지 않습니다.

 

 

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이상으로 포스팅을 마치겠습니다.

감사합니다.