반사경 제어와 CPU 없는 제어기를 활용한 태양광 발전시스템의 성능 향상
Performance improvement of PV system with reflector control and CPU-less controller
- 주제(키워드) power electronics , CPU-less , PV system
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이교범
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 우주전자정보공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030188
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 소용량 태양광 발전설비를 대상으로 반사경 제어와 CPU-less 제어기를 활용하여 발전량을 증대 할 수 있는 기술을 제안한다. 환경오염 문제가 심각해짐에 따라 신재생에너지 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적으로 태양광 발전에 대한 연구가 실용화 단계에 있으나 태양광의 효율을 높이기 위한 추가적인 시스템적 연구가 필요하다. 발전량 증대를 위한 두 가지 기법을 제시한다. 먼저, 건설되어 있는 다양한 용도의 3～5 kW 급 소용량 고정식 태양광 발전소에 발전량 증대를 위하여 반사경 부착하는 방안을 제안한다. 기존의 발전설비를 변경하지 않고 반사경 설비를 추가 설치함으로써 발전량을 증대시킬 수 있다. 제어 알고리즘과 반사경 소재 및 면적에 대한 연구도 함께 진행한다. 다음으로, 내구성이 우수한 양축 추적식 태양광 발전장치의 제어기를 설계하기 위하여 CPU-less 제어기 구조를 제안한다. 내구성과 신뢰성을 높이기 위하여 CPU와 임베디드 제어 프로그램을 사용하지 않고 구동할 수 있는 제어기 구조를 설계 한다. 이미 개발된 CPU 기반 스마트제어 기술도 병렬운전이 가동하도록 설계하여 원격제어 및 모니터링 기술도 함께 사용이 가능하도록 한다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구의 배경 1
제 2 절 연구 목적 3
1. 반사경 활용 태양광 발전량 증대 기술 3
2. CPU-less 추적식 태양광 제어기 3
제 2 장 반사경 제어에 의한 발전량 증대 7
제 1 절 태양광 발전 시스템 7
제 2 절 반사경에 의한 태양광 발전기 구조 10
1. 반사경 활용 방법 11
2. 발전량 증대에 영향을 미치는 요소 12
제 3 절 반사경 제어 방식에 따른 발전량 증대 19
1. 최소제어 제어 방식에 의한 알고리즘 20
2. 수직입사 제어 방식에 의한 알고리즘 21
3. 전면입사 제어 방식에 의한 알고리즘 25
4. 태양의 시지름각 음영을 반영한 알고리즘(방사각) 28
제 4 절 반사경 재질에 따른 발전 효율 증대 29
1. 반사경 설치 구조 29
2. 교체형 반사경 재질 31
3. 재질 실험 후 경량 알루미늄 반사경 교체 32
제 3 장 CPU-less 추적 제어 기술 33
제 1 절 추적식 태양광 발전 시스템 개요 33
제 2 절 태양의 위치를 특정 하는 방법 34
제 3 절 양축형 소용량 태양광 트래커 40
1. 3 kW 양축 태양광 트래커 40
2. 5 kW 양축 추적식 태양광 트래커 41
3. 추적식 태양광 발전장치 설계를 위한 풍하중 해석 42
4. 태양광 트래커 기구물 액추에이터 52
제 4 절 양축형 CPU-less 태양광 트래커 53
1. 광센서 모듈 53
2. 적정 기술 제어 모듈 56
3. 모터 제어 모듈 56
4. 스마트 제어 모듈 58
제 5 절 스마트 제어기술과 병렬 제어기술 60
1. GPS 위경도 좌표 및 절대 시간 60
2. 센서 구조물 63
3. 태양광 트래커 시스템 관리 및 제어 프로그램 64
4. 인터넷 웹 기반 원격 제어 시스템 구축 65
5. SMS에 의한 통보 관제 서비스 및 원격 제어 서비스 제공 66
6. 스마트 앱에 의한 관제 및 원격 제어 68
제 4 장 연구 결과 69
제 1 절 반사경 제어 기술 69
1. 반사경 제어기 알고리즘에 따른 발전량 증가 69
2. 재질과 환경에 의한 발전량 증감 77
3. 반사경 제어 기술의 경제성 분석 79
제 2 절 CPU-less 추적식 태양광 제어 기술 80
1. 추적식 태양광 제어 기술에 의한 발전량 증가 80
2. 추적식 제어 기술의 경제성 분석 82
제 5 장 결론 및 요약 83
참고문헌 84
