태양광 그리드 연결형 인버터는 태양광 발전 시스템의 필수 핵심 부품으로, 주로 태양광 발전 분야에서 전용 인버터 전원으로 사용됩니다. 그리드 커넥티드 인버터는 전력전자 변환 기술을 통해 태양광 패널에서 생산된 교류 전력을 전력망에 직접 연결할 수 있는 교류 전력으로 변환한다. 태양광 그리드 연결형 인버터의 작동 원리와 태양광 발전 시스템에서의 역할에 대해 알아봅니다.
1 태양광 그리드 연결 인버터의 작동 원리
공공 전력망이 차단되면 그리드 측은 단락 상태와 동일하며 그리드에 연결된 인버터는 과부하로 인해 자동으로 보호됩니다. 마이크로프로세서가 과부하를 감지하면 SPWM 신호를 차단하는 것 외에도 그리드에 연결된 회로 차단기를 분리합니다. 이때, 태양전지 어레이에 에너지 출력이 있으면 인버터는 별도의 동작상태로 동작하게 된다. 단독으로 실행할 때 제어는 상대적으로 간단하며 이는 AC 전압의 음의 피드백 상태입니다. 마이크로프로세서는 인버터의 출력 전압을 감지하고 이를 기준 전압(보통 220V)과 비교한 다음 PWM 출력 듀티 사이클을 제어하여 인버터 및 전압 조정 작동을 달성합니다.
물론, 독립 구동을 위한 전제조건은 태양전지 어레이가 그때그때 충분한 전력을 공급할 수 있어야 한다는 점이다. 부하가 너무 크거나 일광 조건이 좋지 않으면 인버터가 충분한 전력을 출력할 수 없으며 태양전지 어레이의 단자 전압이 떨어져 출력 AC 전압이 감소하고 저전압 보호 상태로 진입합니다. 전력망이 공급을 재개하면 자동으로 피드백 상태로 전환됩니다.
2 태양광 그리드 연결 인버터의 역할
인버터는 직류를 교류로 변환하는 기능뿐 아니라 태양전지의 성능을 극대화하고 시스템 고장을 보호하는 기능도 갖고 있다. 정리하면 자동 운전 및 차단 기능, 최대 전력 추적 제어 기능, 절연 방지 운전 기능(계통 연결 시스템용), 자동 전압 조정 기능(계통 연결 시스템용), DC 감지 기능(계통 연결 시스템용), DC 접지 감지 기능(그리드 연결 시스템용).
1. 자동 운전 및 정지 기능
아침에 해가 뜨고 나면 일사량의 강도가 점차 높아지며 그에 따라 태양전지의 출력도 높아진다. 인버터 작동에 필요한 출력 전력에 도달하면 인버터가 자동으로 작동을 시작합니다. 운전에 들어간 후 인버터는 태양전지 모듈의 출력을 지속적으로 모니터링합니다. 태양전지 모듈의 출력 전력이 인버터 작동에 필요한 출력 전력보다 크면 인버터는 계속 작동합니다. 일몰 전까지는 비가 오는 날에도 인버터를 계속 작동할 수 있습니다. 태양전지 모듈의 출력이 감소하여 인버터의 출력이 0에 가까워지면 인버터는 대기상태에 진입한다.
2. 최대 전력 추적 제어 기능
태양전지 모듈의 출력은 일사량과 태양전지 모듈 자체의 온도(칩 온도)에 따라 달라집니다. 또한, 태양전지 모듈은 전류가 증가함에 따라 전압이 감소하는 특성으로 인해 최대 전력을 얻을 수 있는 최적의 동작점이 존재한다. 태양 복사 강도는 지속적으로 변하고 있으며, 최적의 작동 지점도 변하고 있습니다. 이러한 변화에 비해 태양전지 모듈의 동작점을 최대 전력점으로 유지함으로써 시스템은 항상 태양전지 모듈로부터 최대 전력 출력을 얻게 되는데, 이러한 제어를 최대 전력 추종 제어라고 한다. 태양광 발전 시스템에 사용되는 인버터의 가장 큰 특징은 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능이 있다는 점이다.
3. 그리드 감지 및 그리드 연결 기능
계통 연결 발전 전에 계통 연결 인버터는 계통에서 전력을 공급받아 계통 송전의 전압, 주파수, 위상 순서 및 기타 매개변수를 감지한 다음 자체 발전 매개변수를 조정하여 전력 공급량과 일치하도록 해야 합니다. 그리드 전기 매개변수. 이후에는 계통연계 발전이 완료될 수 있다.
4. 제로(저) 전압 라이드 스루 기능
전력계통 사고나 장애로 인해 태양광 발전소의 계통 접속점에 일시적인 전압 강하가 발생하는 경우, 태양광 발전소는 전압 강하의 일정 범위 및 시간 간격 내에서 단선 없이 지속적인 운전을 보장할 수 있습니다.
5. 단독운전 효과의 검출 및 제어
정상적인 발전 과정에서 태양광 계통 연계형 발전 시스템은 전력망에 연결되어 유효 전력을 계통에 전달합니다. 그러나 그리드의 전력이 손실되면 태양광 그리드 연결 발전 시스템은 국지적 부하와 독립적으로 계속 작동하고 작동할 수 있는데, 이는 단독 효과(islanding effect)로 알려진 현상입니다. 인버터에서 단독 운전이 발생하면 개인 안전, 계통 운영 및 인버터 자체에 큰 안전 위험을 초래합니다. 따라서 인버터 계통연계 규격에서는 태양광 계통연계 인버터에 단독 운전 감지 및 제어 기능을 갖추어야 한다고 규정하고 있습니다.