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2013년 3월 7일 목요일

IGBT

Insulated Gate Bipolar Transistor
1980년 B.J. Baliga에 의해 제안된 소자

MOSFET와 Bipolar transistor의 구조를 가지는 Switching 소자.
구동전력이 작고, 고속스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자.
-네이버 지식백과-


전력용 반도체 중 하나. 주로 300V 이상의 전압 영역에서 널리 사용되고 있으며, 고효율, 고속의 전력 시스템에 특히 많이 사용되고 있따.
1970년대에 전력용 MOS FET가 개발된 이후 전력용 스위치는 중전압 이하, 고속의 스위칭이 요구되는 범위에서는 MOS FET가, 중~고압에서는 대량의 전류도통이 요구되는 범위에서는 바이폴라 트랜지스터나 SCR, GTO등이 사용되어 왔다.
1980년대 초에 개발된 IGBT는 출력 특성면에서는 바이폴라 트랜지스터 이상의 전류 능력을 지니고 있고, 입력 특성면에서는 MOS FET와 같이 게이트 구동 특성을 가지고 있다.
따라서 IGBT는 MOS FET와 Bipolar Transistor의 대체 소자로서 뿐만 아니라 새로운 분야도 점차 사용이 확대되고 있따.
- 특징
MOS는 고내압화하면 온(On) 저항이 급속히 커는 문제가 있어서 200V 정도가 실용의 한계로 보고 있는 반면 IGBT는 MOS에 비해 온 저항이 낮지만 MOS와 동등의 전압제어 특성을 지니고 있으며 도한 스위칭 특성에서는 MOS보다는 늦지만 Bipolat Transistor나 GTO 보다는 빠른 이점으로 중소용량의 인버터를 중심으로 산업용에서부터 일반 가정용에까지 폭넓게 사용될 수 있다.

2013년 3월 5일 화요일

PWM(Pulse Width Modulation)

전압이나 전류의 정현파와는 달리 직류전압의 안정적인 공급을 위해서
파형의 진폭을 변조시켜서 보내는 방법.

인버터 전압제어를 위해 사용되는 펄스폭변조(PWM : Pulse-width modulation)방식은 공간벡터변조(space vector modulation)방식을 이용하여 발생되고 있으며, 이 방식은 기존의 정현파 펄스폭변조(SPWM : Sinusoidal Pulse-width-modulation)방식보다 선형영역에서 최대 출력 전압이 15.5%가 더 크게 발생될 수 있으며 스위칭수에 있어서는 1/3이 절감되어 스위칭 손실이 줄어드는 장점이 있다.
- 네이트 지식검색 -

PWM방식이란 펄스폭변조. 원리 - 인가하는 전압을 펄스형태로 가하는데 펄스폭이 작으면 전압의 크기가 작은 효과가 발생. 반대로 펄스폭이 크면 전압의 크기가 큰 효과가 발생. 따라서 저항제어식으로 저항에 의한 열손실 없이 전압의 크기를 변화시킴으로서 속도를 제어할 수 있다는 장점이 있으나 펄스형태의 전압을 인가하다보니 회로가 복잡해지고 노이즈가 발생한다는 단점이 있다.
- 다음 지식검색 -


2013년 2월 24일 일요일

PV 설치시 환경조사

1. 음영 발생
 - 주변의 높은 산에 의한 그늘, 나무 그늘, 건물 그늘, 연돌, 전주, 철탑, 피뢰침, 나무의 낙엽, 모래먼지나 황사 등에 의한 퇴적물.
 - 나무의 종류에 따라 연간 0.3~0.5m 가량 성정하는 것도 고려.

2. 염해, 공해
 - 염해가 있는 지역에서는 이종금속접속에 의한 접속 부식이 현저함. 절연물 필요.
 - 중공업지내나 통행량이 많은 도로옆 등 대기중의 아황산가스 농도가 높은 지역에서는 금속의 부식이 심하게 촉진됨.
 - 발전 후 약 20년 이상의 내용 연수를 얻으려면 중공업지대나 해안지대에서는 550~600g/m^2 이상, 교외지역에서는 400g/m^2 이상의 아연도금량이 필요.

3. 동계적설, 결빙, 뇌해
 - 소재지의 과서 30년 이상의 기상정보를 통해 최다적설시에도 PV array가 매몰되지 않는 높이로 설계.
 - Array의 경사를 10~20cm의 적설에도 자중에 의해 스스로 흘러내릴 수 있도록 설계.
 - 낙뢰에 의한 피해를 방지하기 위한 피뢰침 설치.

4. 자연재해
 - 집중호우나 태풍시 배수가 나빠 물이 고이는 우려가 없는가.
 - 주변 하천 범람시 수몰 가능성 없는가

5. 새 등의 분비물 피해
 - 새의 분비물에는 유분이 있어 부착 건조하면 비에는 녹지않는다.
 - 때문에 야생조류에 의한 분비물이 얼마나 있는지 사전에 조사하여 필요하다면 새막이 그물등을 설치할 필요가 잇다.

<태양광발전시스템의 계획과 설계, 이순형 저>

2013년 2월 21일 목요일

독립형PV시스템 축전지 선정 포인트

1. 부하에 필요한 직류입력 전력량을 상세하게 검토한다. 인버터의 입력전력을 파악한다.
2. 설치 예정장소의 일사량 데이터를 입수한다.
3. 설치장소의 일조조건이나 부하의 중요성에서 일조가 없는 시간을 설정한다.(통상은 5~14일 정도가 많음)
4. 축전지의 기대수명에서 방전심도(DOD)를 설정한다.
5. 일사최저 월에도 충전량이 부하의 방전량보다 많게 되도록 태양전지용량 어레이 각도 등도 병용해서 결정한다.
6. 축전지용량(C)를 계산한다.
C=(1일 소비전력량 x 발전이 되지않는 일수) / (보수율 x 방전심도 x 방전종지전압) [Ah]

위 식이 대체 어떻게 말이되는건지 잘 모르겠다.

Power Conditioner(for PV System) 선정 체크 포인트

(1) 종합
 1. 연계하는 계통측(전원측)과 전압 및 전류방식이 상호 일치하고 있는가?
 2. 인증 등록품인가?(대용량의 경우 국내에서는 인증시스템이 없고 시험성적서로 대체)
 3. 주택용의 경우 미관을 고려한 디자인으로 되어 있으며, 취부는 간단한가?
 4. 발전사업자용이 아닌 일반 계통연계형의 경우 비상 재해시에 자립운전이 될 수 있는가? 축전지 부착 운전은 가능한가(정전시 사용할 경우)
 5. 장수명으로 효율의 변화가 없고 신뢰성이 높은 기기인가(콘덴서 등의 수명과 환기 등)
 6. 보호장치의 설정이나 시험 등을 간단하게 할 수 있는 제품인가?
 7. 발전량을 간다한게 알 수 있는가?
 8. 계통에 안정적으로 공급하기 위한 접지시스템에 대한 구분은 명확한가?
 9. 서비스 네트워크는 잘 구성되어 있는가?

(2) 태양광의 유효이용에 관해서
 1. 전력변환효율이 높을 것(보통 95%전후, 실제 실증데이터를 제출받을 것)
 2. 최대출력 추종제어(MPPT)에 의한 최대출력의 발생이 될 수 있을 것
 3. 야간 및 흐린 날 등의 대기 손실이 적을 것
 4. 저부하시의 손실이 적을 것

(3) 전력품질, 공급안정성
 1. 노이즈의 발생이 적을 것.
 2. 고조파의 발생이 적을 것
 3. 기동. 정지가 안정적일 것
 4. 직류분이 적을 것
 5. 단위 부품별로 교체가 용이할 것

(출처 ; 태양광발전 시스템의 계획과 설계 개정 2판, 이순형 저)

PCS, 파워컨디셔너

*파워컨디셔너

태양전지에서 출력된 직류전력을 교류전력으로 변환하고, 발전사업자용의 경우 전력계통(특고압 22.9kV, 저압 220/380V로 공급)에 역송전하는 장치이며, 건축물 등에 적용하는 계통연계형의 경우에는 교류계통에 접속되는 부하설비에 전력을 공급하는 장치를 말한다.

*종류
-상용주파 변압기 절연방식 ; 상용주파수의 변압기를 이용해 절연과 전압변환을 하기 때문에 내부 신뢰성이나 노이즈컷에 우수하지만 상용주파 변압기를 별도로 이용하기 때문에 무겁고 거대하며 변압기에 의해 효율이 감소된다. 현재 대한민국내에서 가장 많이 이용되는 방식.
-고주파 변압기 절연방식 ; 소형, 경량. 회로가 복잡하고 고가. 때문에 태양광발전시스템에 적용한 사례를 찾기 어려움
- Transless 방식(2차 회로에 Transformer를 사용하지 않는 방식) ; 소형, 경량, 고주파 변압기에 비해 저가. 신뢰성 높음. 상용전원과의 사이에 비절연. 초기에는 이 비절연이 문제가되어 저압교류를 사용하는 주택용과 같은 소양량의 경우 모듈에 충전전류나 지락시 사소한 문제가 있었지만 근래에는 전자적인 회로를 보강하여 완전히 극복. 현재 일본에서 가장 많이 사용되는 방식.

---- 우리나라의 경우 가장 많이 사용하는 상용주파 변압기 절연방식은 우리나라의 법규정때문인데 0.1%라도 효율을 올리기 위해서는 규정을 정비하여 효율이 좋은 방식을 사용하는 것이 바람직하다. ----

* 기본 동작
계통 전원측과 동기를 하여 계통측 전압과 필터를 통하기 전의 파워컨디셔너측의 출력전압 위상차를 조정함으로써 전력량과 흐르는 방향을 조정. 파워컨디셔너측의 전압위상이 계통측보다 앞서가면 계통측으로 전력이 보내지게 된다. 역으로 계통측보다 늦어지면 off가 되도록 하는데, 혹시 직류측에 축전지가 있는 경우에는 계통측에서 축전지를 충전하도록 파워컨디셔너측으로 전력을 보내게 된다.

*기능
 1. 자동운전 정지 기능 ; 일몰시나 비가 오거나 흐린 날 출력이 0에 근접하는 경우 대기상태가 되는 기능.
2. 단독운전 방지기능 ; 계통에 연결된 상태에서 정전이 발생한 경우 부하전력이 pcs의 출력전력과 동일하게 되는 겨웅네는 pcs의 출력전압, 주파수는 변화하지 않고 전압*주파수 계전기에서는 정전을 검출할 수 없다. 그 때문에 계속해서 계통에 전력이 공급될 가능성이 있다. 이같은 운전상태를 단독운전이라 함. 이렇게 단독운전하여 계통에 전력이 공급되면 위험한 상황이 초래될 수 있으므로 계통정전시에는 pcs도 정지해야 한다.
3. 최대전력 추종제어 ; pv의 출력은 일사강도나 pv 표면온도에 의해 변동. 이 변동에 대해 pv의 동작점이 항상 최대출력이 되도록 변화시켜 태양전지에서 최대출력을 발생하는 제어를 최대출력추종제어(Maximium Power Point Tracking)라 함. 전압을 변화시켜 출력전력의 변화를 감시한 후 최대치를 지속적으로 확보.
4. 자동전압 조정기능 ; 계통에 역전송하는 경우 전력의 역송때문에 수전점의 전압이 상승하여 전력회사의 운영범위를 넘을 가능성이 있다. 이를 피하기 위해 자동전압 조정기능을 설치하여 전압의 상승을 방지. 단, 소용량의 경우 전압상승의 가능성이 극히 적기때문에 이 기능을 생략하는 경우가 있음.
5. 직류 검출기능 ;
6. 직류 지락 검출기능(이 현상을 누전이라고 함) ; 트랜스리스 방식의 PCS의 경우 태양전지와 계통측이 절연되지 않기땜누에 태양전지의 지락에 대한 안전대책 필요. 분전반에 누전차단기가 설치되어 있어 옥내배선이나 부하의 지락을 감시하지만 태양전지에 지락이 발생하면 지락전류에 직류성분이 중첩되어 누전차단기에서 보호되지 않는 경우가 있다. 그러므로 PCS에 반드시 직류지락검출기를 설치하여 그를 검출 보호하는 것이 필요.

2013년 1월 23일 수요일

인버터

LS산전, 계통연계형
http://www.jacon.biz/mall.php?cat=021000000&query=view&no=188
3kw, 105만원

태양광 모듈을 추적식으로?

양축 트래커의 경우 대개는 30%의 발전량 증가를 얘기하지만
실제로는 20~25% 밖에 증가되지 않는다.
발전량 증가와 유비보수비용 및 설치 비용을 확인해야 한다.

고정식의 경우
모듈을 북향으로 설치했을 때 남향의 모듈보다 60%가량 적은 발전량을 얻는다.

대한민국에서 태양광 발전시스템 설치를 업체에 문의하면 대개 3.5~3.7 시간 발전한다고 얘기하는데 실제로는 3시간도 안나올 수 있다. 이유는 여러가지겠지만 전신주나 새똥 등 사소한 문제도 고려해야 한다.

Grid Connected System, 계통연계형 태양광발전(가정용)

* 계통연계할 경우
1. 한전이 정전되면 인버터도 차단된다.
   이유. 만약 인버터가 3kW짜리이고 계통에는 1000MW의 부하가 존재한다면 용량부족으로 인버터의 고장이 발생할 수 있다. 그래서 인버터 자체적으로 생산을 차단한다.

2. 한전 전원으로는 배터리를 충전하지 않는다. 축전지에 충전하기 위해서는 용량의 140%가 필요하다. 따라서 비효율적이다.

3. Solar cell 우선 사용. 부족시 한전으로 자동 전환한다.
   자동 전환시 Relay 특성에 의존. Relay마다 전환하는 시간이 다르겠지만 일반적으로
   0.2ms 가량이 소요된다. 그 시간동안 정전된다.

4. 가정용으로 3kW를 주로 사용하는 것은 선로의 안전상의 문제 때문. 하지만 최대 6kW까지 가능하다.

5. 발전량이 소비량을 초과할 경우 역산한 계량기 값이 다음달롤 자동이월되어 다음달 전기세에서 차감된다.

6. 계통연계형과 발전사업은 다르다. 계통연계형은 되파는 것이 불가하고 상계될 뿐이다. 발전사업은 발전사업자용 단가를 적용받아 비싸게 팔 수 있다. 어느 정도 이상의 고용량발전시스템을 갖춘다면 가정용 계통연계보다 발전사업자로 등록하여 한전에 파는 것이 이익이다. 발전사업자로 할 경우 정부지원은 없다.

Battery

*배터리 권장 설치용량 - 12시간 분량.
만약 시간당 200W를 쓴다면 200W * 12 = 2400W
12V 1200Ah 짜리 두개 필요.

* 배터리 충전특성에서
만갸 0.1CA 라고 되어 있고 12A 배터리라면
12A * 0.1 = 1.2A 로 충전을 하는 것을 권장한다는 뜻.
모든 배터리는 0.1CA를 권장하는 것으로 되어 있음.
1.2A로 충전을 시작(정전류 충전)하면 전압이 계속 상승하여 일전 전압이 될 때
전류가 감소하기 시작(정전압 충전)
전류가 계속 감소하여 0.01C가 될 때 충전을 중지시킨다.
12A * 0.01 = 0.12 A
0.12A(120mA) 가 될 때 중지시킨다.
이 작업은 충방전컨트롤러 혹은 BMS가 한다.

* 당연하지만 사용환경과 목적에 따라 배터리 용량 결정.
단순히 순간 회생용이라면 UPS도 무관.

ALTS, ATS

* ATLS (Auto Load Transfer Switch)
자동 부하전환 개폐기
특고압용. 수배전반 전단에 설치.
주선로와 예비선로의 자동전환. 이중전원을 확보하기 위함.

*ATS(Auto Transfer Switch)
자동 절체 스위치. 절체기.
변압기 2차측에 설치.
주전원 공급차단되면 비상발전기 등 예비전원으로 전환하기 위함.