태양광 발전시스템에 대한 연구 전자공학과 졸업논문,캡스톤 설계

소개글

태양광 발전시스템에 대한 연구 전자공학과 졸업논문,캡스톤 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론 .......................................................................................... 2
1.1 연구배경 및 목적...................................................................... 4
1.2 연구내용 ............................................................................... 5
1.3 논문의 구성 ............................................................................ 5

Ⅱ. 본론
2.1 태양광의 시장동향 .......................................................................... 6
2.1.1 해외 태양광 시장 동향 .......................................................... 6
2.1.2 국내 태양광 시장 동향 .......................................................... 7

2.2 태양광 발전 .................................................................................. 8
2.2.1 태양광 발전의 구조 ............................................................... 8
2.2.2 태양광 발전의 원리 ............................................................... 9
2.2.3 광전효과.............................................................................. 10
2.2.4 태양전지 종류...................................................................... 11

2.3 태양광 전력변환장치 ..................................................................... 12
2.3.1 boost converter ................................................................. 12
가. 컨버터 구성 및 동작원리 ......................................................... 12
나. Boost 컨버터의 출력전압과 듀티비의 관계 .................................. 14

2.3.2 인버터 ............................................................................... 16
가. 전압원, 전류원 인버터 ......................................................... 16
나. 단상 하프 브리지 인버터의 기능과 동작원리 .......................... 17
다. 단상 풀 브리지 인버터의 기능과 동작원리 ............................. 19
라. 3상 인버터의 기능과 동작원리 ............................................. 22

2.4 MPPT 제어 방법 ........................................................................ 27
2.4.1 최대전력점 제어 .................................................................. 27
2.4.2 일정 전압 제어법 ............................................................... 29

2.5 Simulation ................................................................................ 30
2.5.1 Boost 컨버터-인버터 회로도 ............................................... 31
2.5.2 비교기를 통한 회로도 및 파형 ............................................. 32
2.5.3 R-L부하에 걸리는 전류 ........................................................ 33
2.5.4 Boost 컨버터-인버터 출력파형 ............................................. 33 Ⅲ. 결론 ......................................................................................... 33

참고문헌 ........................................................................................ 34

본문내용

st converter의 동작 원리 및 동작 원리를 알아보고 만든 회로가 동작을 어떻게 하는지 실제 실험을 통해 시뮬레이션을 한다. 또한 인버터에 대해서는 인버터의 종류와 동작원리를 서술하고 마찬가지로 시뮬레이션을 한다.
3장에서는 MPPT의 제어 방법중 최대 출력 제어와 일정 전압 제어법에 대해 기술한다.
Ⅱ. 본 론
2.1 태양광 시장 동향
2.1.1 세계태양광 시장 동향
1.1에서 말했듯이, 세계 각국은 화석연료 고갈, 에너지 자립도 제고 및 기후변화에 대응하기 위한 수단 중 하나로 재생에너지 보급을 확대하고 있으며 태양광은 이들 중 가장 유력한 대안으로 인식되고 있다. 그러나 태양광 발전은 기술적 성숙도가 부족하고, 전력 시장에 대한 불확실성으로 인한 투자 부진 등으로 인하여 기술의 확산이 더딘 상황이다. 하지만 최근 들어, 태양광 발전 시스템은 무한한 에너지와 상대적으로 저렴한 설치비용의 장점이 있어 차세대 대체 에너지로 성장하고 있다.
2010년까지 태양광 산업은 그야말로 초고속 성장을 보여주었다. 2011년 유럽의 재정위기로 인하여 유럽시장이 붕괴될 것이라는 전망이 태양광 시장의 암울한 미래를 예언하였다. 하지만 2011년 실제상황은 달랐다. 유럽의 시장이 축소된 만큼 미국, 중국시장이 크게 성장하면서 2011년에도 2010년 대비 76% 이상 성장하며 2011년 한 해에만 29.5GW를 설치하였으며, 2013년의 경우 태양광 시장은 다시 성장하며 최소 39GW의 규모를 형성하였다. 2014년 태양광 설치량은 전년 대비 소폭 성장하였지만 2015년에도 다시 크게 성장하여 50GW 규모의 시장을 형성한 것으로 조사되었다. 2015년 말 기준 세계 태양광 시장의 누적 설치량은 최소 228GW 이상이다.
그림 2-1 2000년부터 2015년까지 세계 태양광 모듈 누적 설치량
Fig 2-1 Cumulative installation of PV modules from 2000 to 2015
2013년부터 2015년까지 연도별 태양광 설치량 상위 10개국을 [표.1]에 정리하였다. 여기서 특이한 점은 2013년의 경우 세계 10위의 설치량이 810MW인데 반하여 2014년은 779MW, 2015년은 675 MW로 줄었다는 점이다. 매년 전세계 태양광 설치량이 증가했다는 점을 고려하면 태양광 설치 상위권에 있는 나라들의 시장 지배력이 더욱 커졌다는 것을 알 수 있다.
표. 1 2000년부터 2015년까지 세계 태양광 모듈 누적 설치량
2.1.2 국내 태양광시장 동향
우리나라의 경우에도 2000년대 들어와 에너지 자립도 제고, 기후변화 대응 및 고용친화형 신산업 창출 등의 목적으로 신재생에너지에 대한 투자가 활성화되었다. 2002년 3월에는 1990년대 후반에 수립 개정된 대체에너지개발 및 이용 보급촉진법을 재개정하여 대체에너지 발전차액지원, 설비인증 및 공공기관의 이용의무화제도에 대한 법적근거를 마련하였다. 2003년 12월 제2차 신재생에너지 기술개발 및 이용 보급 기본계획 에서는 태양광 풍력 연료전지 분야에 대한 지원강화를 명시하고, 2004년 12월에는 대체에너지개발 및 이용 보급촉진법을 신에너지 및 재생에너지개발 이용 보급촉진법으로 변경하였다. 그 후 정부는 여러 차례의 개정, 계획 수립 및 발전전략 방안을 통하여 태양광을 포함한 신재생에너지산업 육성 및 보급 활성화를 유도하였다.
국내 태양광 시장은 정부의 주도하에 2006년 이후 연평균 50% 이상의 성장률을 보이며 급성장하였다. 2006년에 22MW였던 태양광 시장은 2012년, 그보다 10배 이상인 279MW의 규모에 이르렀고 올해에 는 330MW가 설치될 것으로 보고 있다. 그 결과 2006년 36MW에 불과하였던 국내 태양광 누적 설치용량은 6년 만인 지난해에 1GW를 돌파하였다.
그림 2-2 국내 태양광 누적 설비용량 추세 (2000년~2012년)
Fig 2-2 Cumulative facility capacity of domestic solar power facilities
(2000 ~ 2012)
2.2 태양광 발전
2.2.1 태양광 발전의 구조
태양광발전은 태양광을 직접 전기 에너지로 변환시키는 기술이다. 태양광발전 시스템은 입사된 태양 빛을 직접 전기에너지로 변환하는 부분은 태양전지나, 이것들을 지지하는 구조물을 총칭하여 태양전지 어레이라고 한다.
태양전지 어레이 구조물과 그 외의 구성기기는 일반적으로 주변장치라고 한다.
태양전지 어레이와 축전지를 제외한 인버터 등의 전기적인 전력 변환 기기와 제어, 보호 장치를 일체 구조의 유닛(Unit)으로서 공급하는 경우에는 PCS라고 한다. 태양광 발전 시스템은 여러 가지 요소로 구성되어 있으며, 일반적으로 다음과 같이 분류하고 있다.
그림 2-3 태양광발전의 구조
Fig 2-3 Structure of photovoltaic power generation
⑴ 태양전지 어레이(PV array)
⑵ 직류전력 조절장치(DC power conditioner)
⑶ 축전지(Battery storage)
⑷ 인버터(Inverter)
⑸ 계통연계제어
2.2.2 태양광 발전의 원리
태양광 발전 시스템의 원리는 태양에서 발생하는 빛으로부터 전기를 생산해 내는 것이다. 태양의 빛을 이용한 광기전력을 이용하여 태양광을 전기로 전환 공급하는 반도체 소자로 보면 될 것 이다. 태양광모듈은 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의한 이론으로 개발 되어졌다.
전기적 성질이 다른N(negative) 형의 반도체와 P(positive) 형의 반도체를 접합 시킨 구조를 하고 있으며 2개의 반도체 경계부분을 PN합(PN-j unction) 이라고 하며 이러한태양광모듈에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양광모듈 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 정공(正孔: hole) (+) 과 전자(電子: electron) (-) 로 분류되어 기를 갖는 입자(정공과전자)가 발생하여 각각 자유롭게 태양광모듈 속을 움직이게 되어 지는데 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+) 은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하기 때문에 앞면과

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