태양광 발전 시스템용 고효율 마이크로컨버터 토폴로지에 관한 연구

A Study of High Efficiency Microconverter Topology for Solar Power Generation Systems

본 논문에서는 태양광 발전시스템에 사용되는 마이크로 컨버터의 특성을 분석하였다. 마이크로 컨버터는 태양광패널에 하나씩 부착되며, 각 패널의 발전 성능을 최적화하는 역할을 한다. 이는 태양광 발전시스템의 성능을 최적화 하는 것을 의미한다. 마이크로 컨버터가 적용된 태양광 발전시스템의 경우 중앙 집중식 MPPT 제어와 분산형 MPPT 제어를 혼합하여 사용한다. 음영으로 인한 미스매칭시 중앙집중식 MPPT 제어만으로 발생하는 MPPT 손실을 개선하기 위해 분산형 MPPT 제어를 동시에 수행한다. 그리고 미스매칭이 없는 경우는 중앙집중식 MPPT 제어만 동작하고 마이크로 컨버터는 MPPT 제어가 아닌 바이패스 제어로 동작한다. 또한 본 논문은 벅 컨버터 토폴로지의 바이패스 운전 모드에서의 손실을 분석하여 고효율 바이패스 토폴로지를 제안하였다. 그리고 프로토타입을 제작 하여 성능을 비교 분석하여 제안한 토폴로지를 검증하였다.

In this study, we analyze the characteristics of microconverters utilized in photovoltaic systems. Microconverters are individually attached to solar panels and are instrumental in optimizing the power-generation performance of each panel, thereby enhancing the overall efficiency of photovoltaic systems. The utilization of microconverters implies the need for optimizing the performance of the entire photovoltaic system. In systems employing microconverters for photovoltaic power generation, a combination of centralized and distributed maximum power point tracking (MPPT) controls is employed. Distributed MPPT control operates concurrently to mitigate MPPT losses incurred solely by centralized MPPT control during mismatching due to shading. In the absence of a mismatch, only centralized MPPT control is engaged, and the microconverter operates using bypass control instead of MPPT control. In addition, this study proposes a high-efficiency bypass topology by scrutinizing the losses in the bypass operation mode of the buck converter topology. A prototype was manufactured to facilitate a comparison and analysis of the performance of the proposed topology.