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태양광발전용 대용량 PCS 국산화 성공한국전기연구원(www.keri.re.kr) 전력연구단 신재생에너지그룹_유동욱 책임연구원(055)280-1430 / dwyoo@keri.re.kr개요대용량 태양광발전 시스템의 국산화 시대가 열리고 있다. 한국전기연구원 신재생에너지연구그룹 유동욱 박사팀은 ㈜맥스컴과 공동으로 현재 선진국에서 전량 수입·설치되고 있는 태양광발전용 250㎾급 PCS를 지식경제부 국가전략기획사업인 ‘㎿급 분산·집중 배치형 태양광발전 시스템 실용화 기술개발’ 1단계 개발사업(연구기간 : 2004. 9~2007. 12, 총 40개월)으로 수행한 결과, 250㎾급을 순수 국내기술로 개발하는 데 성공했다.이번에 개발된 ‘250㎾급 태양광발전용 PCS’는 최고 효율이 97%, 전 부하영역(부하 5%~100%)에서 고효율 척도를 나타내는 유러피언 효율이 95.4%로, 세계 최고 기술수준과 동등한 위치를 확보했다는 데 큰 의미가 있다. 개발 배경전 세계적으로 고유가, 환경문제(지구온난화 → CO2 저감 대책) 등의 이유로 신재생에너지에 대한 관심이 폭증하고 있다. 여러 신재생에너지원 중 발전차액지원금이 제일 높은 태양광발전에 대한 세계 각국의 관심이 날로 증대되면서 설치량도 기하급수적(2006년 1.47GW, 2011년 6.9GW(추정) - 2006년도 EPIA Report)으로 증대되고 있다. 이에 따라 태양광발전 시스템에 핵심 기술 분야인 태양전지 직류전력을 현재의 계통에서 사용할 수 있게 계통전력(60㎐ 상용주파수 교류전력)으로 변환해 주는 전력변환 시스템(PCS : Power Conversion System)의 생산량도 급증하고 있다. 국내에서도 보조금 정책이 시행되고 있어 태양광발전이 급격히 팽창하고 있고, 이러한 시류(時流)에 따라 대용량 태양광발전소 건설 붐이 일어나고 있다. 그러나 국내에서 개발된 태양광발전용 전력변환 장치를 이런 대용량 발전 시스템에 적용하는 예는 극히 적다. 특히 250㎾ 이상 전력변환 장치의 적용은 전무하다고 할 수 있다. 국내 강력한 지원금 정책의 최대 수해자는 외국기업이 되고 있는 현실이다. 현황세계 태양광발전량을 국가별로 나타낸 것이 <그림 1>이다.
 [그림 1] 세계 각국의 태양광 발전 설치량독일, 일본, 미국 그리고 유럽지역에서 태양광 발전 설치량이 최고인 것을 알 수 있다. 특히 유럽의 태양광발전에 대한 투자는 상당함을 알 수가 있다. <그림 2>에서 최근 2년간 태양광발전량은 독일이 월등함을 알 수 있다.
 [그림 2] 최근 2년간 태양광발전량현재 유럽의 경우 전체 에너지의 6.5% 가량을 신재생에너지로 충당하고 있으며, 향후 2020년까지 20%까지 올리는 프로그램을 실행하고 있다. 유럽이 태양광발전량을 최고로 기록함에 따라, 관련 산업도 가장 많이 발달했다. 특히 태양광발전용 전력변환 장치는 독일 SMA社가 최대 시장을 장악하며 기술을 선도하고 있다. 국내에서도 태양광발전 분야가 정부의 지원정책 하에 급격히 성장하고 있다. 2008년 3월 기준 태양광발전소 248개(발전소 목록 : http://www.knrec.or.kr/NA/ATTACH/solargen.pdf 에너지관리공단 신재생에너지센터 데이터 근거), 발전용량 60.557㎿로 정부의 발전차액지원금을 받아 가동되고 있으며, 향후 대규모 태양광발전소 건설은 날로 확대될 전망이다. 한편 소용량의 경우 무한 가격경쟁 시대로 돌입하고 있으며, 대용량 시스템의 경우 개발 시기와 시장의 성장속도가 일치하지 않아 국내제품은 거의 보급되지 못하고 있다. 태양전지 발전용 PCS 및 태양전지 특성1. 태양전지 발전용 PCS <그림 3>은 태양전지 발전을 위한 PCS의 대표적인 토폴로지(Topology)를 보여준다. 토폴로지는 크게 다음의 두 가지로 나눌 수 있다.· 절연형(Isolated) PCS· 비절연형(Non-isolated) PCS 이것은 ‘태양전지판과 PCS의 출력 사이에 트랜스포머 등으로 전기적으로 절연되어 있는가’로 구분된다.
   [그림 3] 기존 태양전지 발전용 PCS의 대표적인 토폴로지<그림 3> ⒜는 현재 사용되고 있는 대표적인 토폴로지를 나타낸 것이다. 이는 기본적으로 인버터와 저주파 트랜스포머로 구성되며, 태양전지의 특성상 온도와 광량에 따라 태양전지의 전압이 최대 값에서 반 값 정도까지 변동한다. 예를 들면 단상 220V용 계통연계형 PCS의 경우 태양전지의 출력전압은 150~400V 정도의 값에서 설계를 하게 된다. 넓은 범위의 입력전압에 출력 220V 교류를 제공하기 위해 인버터에서는 최저전압으로 발생 가능한 출력전압을 설정하게 되고, 이를 최종 출력전압 220V 교류전압을 맞추기 위해 계통주파수의 저주파 트랜스포머를 사용하여 승압하게 된다. 이 토폴로지의 장점은 단순하다는 것이고 단점은 저주파 트랜스포머를 이용함에 따라 크기가 크고 무게가 무겁다는 것이다. 또한 인버터 출력전압을 입력 직류전압의 최저 전압을 기준으로 교류전압을 발생시킴으로써 전압이 낮아져 같은 출력(Power)에 대해 전류가 증가하게 된다. 따라서 인버터에 사용되는 소자에 대한 전류용량이 증대되고 저주파 트랜스포머의 1차 측에 흐르는 전류도 증가하는 문제가 발생한다. 이로 인해 소자의 비용이 증대되고 효율에서 불리하게 된다.<그림 3> ⒝에 소개된 토폴로지는 고주파 트랜스포머를 이용하여 ⒜의 단점을 극복한 것이다. 고주파 트랜스포머를 적용함으로써 저주파 트랜스포머보다 비용, 크기 및 무게에서 유리해진다. 또한 인버터 입력 전압을 일정하게 높은 값으로 유지할 수 있어 출력 교류전압을 직접 발생시킬 수 있으므로 전력소자의 전류용량을 낮출 수 있다. 하지만 시스템 효율이 앞단의 컨버터 효율과 뒷단의 인버터 효율의 곱으로 표시되므로, ⒜와 비교해서 공통인 인버터 효율을 제외하면 컨버터 효율이 저주파 트랜스포머 효율과 최소한 같아야 시스템 전체의 효율에서 동등하거나 우월할 수 있는데, 일반적으로 컨버터 효율이 낮으므로 시스템 효율이 낮아질 수 있다는 단점이 있다. <그림 3> ⒞는 비절연형 컨버터를 사용한 PCS를 나타낸 것이다. 비절연형 컨버터가 절연형 컨버터보다 회로가 단순하여 단가 면에서 유리하므로 최근에는 이런 형태의 비절연형 PCS가 각광받고 있다. 하지만 ⒝방식과 동일한 단점을 가진다. 위에서 설명한 토폴로지의 공통점은 시스템에서 요구하는 컨버터 용량이 전체 시스템의 용량과 동일하다는 것이다. 컨버터를 사용하면 장점이 많음에도 불구하고 대용량 시스템에는 적용되지 못하고 소용량 시스템에서만 적용된다.또한 <그림 3>에 설명한 대표적 토폴로지는 태양전지의 출력 특성을 최대한 이용하지 못하고 있어, 컨버터 용량이 시스템 용량과 동일해야 하고 이로 인해 시스템 효율도 줄어드는 결정적 단점을 가지고 있다. 한국전기연구원에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 새로운 PCS 토폴로지를 개발했다. 이 토폴로지는 태양전지의 발전 특성을 이용하여 컨버터 용량을 대폭 줄일 수 있고 시스템 효율 또한 증대시킬 수 있으며 대용량화에 유리하다는 장점을 가지고 있다.2. 태양전지의 특성분석태양전지의 모델링 수식은 다음과 같다.태양전지에서 입력은 태양광 조사량, 동작 온도 그리고 태양전지 출력단 전압이 된다. 태양전지의 출력은 태양광의 빛 에너지량인 조사량과 태양전지 셀의 동작온도에 따라 출력 특성이 달라진다. 태양전지 모델링 수식을 온도와 광량에 따라 출력 특성은 <그림 4>와 같다.
 [그림 4] 온도와 광량에 따른 태양전지 특성 곡선이것은 온도 80℃, 25℃, 영하 20℃에 대해서 각각 조사량 1000W/㎡∼100W/㎡까지 10단계로 나누어 그린 것으로, 모듈 최대 전력을 200㎾, 25℃의 동작 온도에서 최대 전압을 750V 설계한 경우의 그림이다. 태양전지는 같은 온도에서 조사량이 많을수록 태양전지의 출력이 많이 나오고 태양전지의 단자 전압도 올라간다. 태양전지의 동작 온도가 올라가면 태양전지의 출력은 줄어들고 태양전지 양단에 걸린 전압도 내려간다. 또한 같은 조건이라도 단자전압이 얼마냐에 따라, 출력특성이 그림과 같이 출력의 변화가 크기 때문에 같은 조건에서 최대 출력을 얻기 위해서는 최대 출력점의 단자전압으로 유지해야 하는 특성이 있다. 이런 제어를 ‘최대 출력점 제어(Maximum Power Point Tracking)’라고 한다.태양전지를 계통에 연결하기 위해서는 계통전압 이상을 발생시킬 수 있어야 계통으로 전력을 공급할 수 있다. 따라서 계통전압 이상을 발생시키기 위한 인버터 최소 입력 직류전압이 존재하게 된다. 태양전지 특성에서 보면 직류전압이 동작 환경에 따라 계속 변하기 때문에, 앞서 설명한 여러 토폴로지를 동원하여 이를 보상해 주게 된다. 즉, 저전압 트랜스포머를 이용하여 승압을 시켜준다거나 컨버터를 이용하여 인버터 입력 직류전압을 항상 일정 전압으로 제어해 준다거나 하는 동작이 필요하다.KERI PCS 새로운 토폴로지의 특징 및 효과위에서 언급했듯이 태양광 인버터 출력전압이 결정되면 인버터에서 요구하는 직류전압이 결정된다. 일반적으로 인버터의 출력에 스위칭 주파수 제거와 전류의 THD 조건을 만족하기 위한 필터가 장착되는데, 이로 인하여 전압 강하분이 존재하게 된다. 인버터에서 안정한 동작을 위해 데드타임(Dead-Time)을 부과하게 되므로 일정 부분의 전압이 또 강하된다고 볼 수 있으며, 이러한 부분과 일정한 여유분을 감안하여 직류전압이 결정된다. 이 과정을 통해 결정된 직류전압은 인버터에서 교류 출력전압을 얻기 위한 최소한의 전압이 되며, 이 이상의 전압이 직류입력에 가해지더라도 인버터에서 적절한 PWM 제어를 통해 인버터 출력에는 일정한 교류전압을 발생시킬 수 있다. 태양전지 특성 곡선에서 알 수 있듯이, 태양전지는 일정한 전압을 항상 발생시킬 수 없기 때문에 인버터에서 요구하는 일정 직류전압 요건을 충족시킬 수 없으며 인버터 직류전압과 태양전지 출력전압에는 항상 차이가 있게 된다. 즉, 일정한 인버터 입력 직류전압을 얻으려면 태양전지 출력전압과의 차전압만 발생시켜 태양전지 출력전압에 더해주면 된다. <그림 5>는 KERI에서 제안하는 태양광발전용 PCS의 새로운 토폴로지다.
 [그림 5] 새로운 구조의 태양광 발전용 KERI-PCS 토폴로지제안된 구조는 태양전지 입력 측에서는 컨버터가 병렬로 연결되어 있고 출력은 태양전지와 컨버터가 직렬로 연결된 구조다. 이렇게 하면 차전압만 발생시키는 컨버터는 직류전압 전체를 부담하지 않으므로 용량이 훨씬 줄어든다. 여기서 사용된 직류변환 장치(Small Isolated DC/DC Converter)는 입·출력이 트랜스포머로 절연된 어떠한 형태의 컨버터를 이용해도 상관이 없다.출력측이 직렬로 연결되어져 있기 때문에 전류(Idc)는 동등하게 흐르고 있으므로 아래의 수식과 같이 나타낼 수 있다.즉, 컨버터가 부담하는 전력은 전압의 분담비와 같은 값을 가진다. 이는 태양전지 전압과 인버터 입력전압의 차이가 많이 날수록 컨버터에서 요구하는 전력은 증대된다는 의미로, 태양전지 전압이 직류전압에 가까울수록 컨버터의 전력분담 비는 급격하게 감소한다. 태양전지용 인버터와 일반적인 인버터의 동작에는 차이점이 있다. 일반 인버터는 부하가 요구하는 전력을 항상 공급할 수 있어야 하지만, 태양전지용 인버터는 입력 측의 태양전지에서 발생되는 전력 내에서 공급이 이루어진다. <그림 4>의 태양전지 특성곡선에서 온도와 광량에 따른 직류전압과 발생 가능한 전력으로부터 필요한 컨버터의 용량을 계산해 볼 수 있다. <그림 4>의 점선은 컨버터의 필요 용량을 계산한 값으로, 최대 동작 온도에서 최대 광량이 조사되고 있을 때 컨버터의 최대 용량이 필요함을 알 수 있다. 최대 동작 온도보다 낮은 경우에는 태양전지 전압의 증가에 따라 컨버터에서 증대시켜야 할 전압이 줄어들어 컨버터의 용량이 줄어들게 된다. 제안된 구조로 컨버터를 설계하면 <그림 5>과 같이 정격 출력 용량 20% 정도의 용량만 필요하여 컨버터의 용량을 획기적으로 줄일 수가 있다. <그림 5>에서 설계된 시스템 사양은 다음과 같다.최대 동작 온도가 내려가면 내려갈수록 직류전압의 감소가 줄어들게 되므로 요구되는 컨버터의 용량도 더불어 감소하게 된다.1. 제안된 직류-직류변환기의 구조에 대한 설명DC/DC부분을 따로 보면 <그림 6> ⒜와 같다. 본 발명에서 가장 핵심적인 부분으로, 이런 구조는 앞서 설명한 장점을 가지고 입력전압보다 출력전압이 높은 것을 요구하는 모든 응용분야에 적용될 수 있다. 1번 단자와 2번 단자는 입력되는 직류전압의 (+)와 (-)부분을 의미한다. 이 시스템에서 입력부라고 할 수 있다. 그리고 3번과 4번은 내부 직류-직류변환기의 입력 두 단자를 의미하고, 이 출력은 5번과 6번으로 표현된다. 그리고 7번과 8번은 이 시스템 출력부의 (+)와 (-)단자를 의미한다. 입출력만 다시 그려보면 <그림 6> ⒝와 같다. 내부 연결을 보면 직류 입력단 1번이 내부 직류-직류변환기의 입력 3번으로 연결되고 직류입력단 2번은 직류-직류변환기의 입력 4번으로 연결된다. 입력부만 보면 입력이 그대로 내부 직류-직류변환기 입력으로 연결되는 형태다. 이런 의미에서 입력부는 병렬연결이라 할 수 있다. 내부 직류-직류변환기를 병렬로 여러 개를 연결할 때 위와 같은 형태로 입력단자를 따서 병렬로 연결한다. 출력부를 보면 시스템 전체 출력은 7번과 8번으로 표현된다. 내부 직류-직류변환기의 출력부 연결은 5번과 7번은 동일하게 연결된다. 그러나 내부 직류-직류변환기의 출력부 6번은 입력부 1번과 연결된다. 그리고 입력부 1번과 출력부 8번은 그대로 같이 연결된다. 이렇게 연결하고 입력 7번과 8번 측에서 보면 내부 직류-직류변환기의 출력 5번과 6번이 입력부 1번과 2번을 직렬 연결한 형태로 전압이 더해지는 구조를 가진다. 그래서 출력은 ‘직렬 연결된 구조’란 표현을 사용했다. <그림 6> ⒞에서 출력부의 연결부만 그려보면 출력이 입력전압에 내부 직류-직류변환기의 출력이 더해져 있는 것을 확연하게 알 수 있다. 이런 구조로 인해 출력전압에서 내부직류-직류변환기가 담당하는 부분이 출력전압 전체가 아닌 일부만을 담당하게 되어, 내부 직류-직류변환기의 용량이 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 출력전력을 수식으로 표현해 보면 내부 직류-직류변환기의 전력과 입력부의 전력의 합으로 출력전력이 표현된다. 즉, 컨버터는 출력전력의 일부만 담당하게 되는 것이다.2. 컨버터 용량 산정<그림 4>에서의 시뮬레이션 결과에서 보면 최대 동작 온도와 최대 광량의 조건에서 요구되는 컨버터의 용량이 최대임을 알 수가 있다. 따라서 이때의 전압과 전력을 추출하여 컨버터 용량을 산정할 수 있다.<그림 4>에서 태양전지 특성 곡선과 시스템 설계 사양을 이용하여 컨버터 용량을 산정해 보면 다음과 같은 결과가 나온다.<그림 3>의 토폴로지보다 80% 이상 작은 용량으로 컨버터를 구성해도 같은 특성을 낼 수 있으므로 컨버터 구성에 대한 부담을 획기적으로 줄일 수 있어 대용량화에도 컨버터를 사용한 시스템을 용이하게 구성할 수 있다. 위의 결과는 태양전지 셀 동작 온도가 80℃로 가정했을 경우지만, 일반적으로 이보다 낮은 동작온도에서는 훨씬 적은 용량의 컨버터가 필요함을 알 수 있다.3. 시스템 효율<그림 7>에서 컨버터를 사용하는 시스템의 경우 전체 시스템 효율은 다음과 같이 표현된다.전체 시스템 효율은 ‘컨버터 효율×인버터 효율’로 나타낸다. 따라서 인버터가 공통으로 들어가기 때문에 컨버터 부분의 효율에 의해 전체 시스템 효율은 현격한 차이가 나타난다. 제안된 시스템에서 효율은 일부분의 전력만 컨버터에서 담당하기 때문에 컨버터에서 담당하지 않는 전력은 아무런 전력변환 장치 없이 공급되므로 100% 효율로 넘어가게 된다. 제안된 시스템에서의 컨버터 효율은 다음과 같다.이 때 시스템 효율은 다음과 같이 표현할 수 있다.컨버터의 전압이 필요 없는 영역에서는 효율 손실이 없기 때문에 인버터 효율만 고려하면 된다. 따라서 고효율을 얻을 수 있으며 컨버터 부분의 전압 분담이 일어나는 영역에서도 일부분만 전력을 공급함에 따라 효율의 상당한 증대가 이루어질 수 있다. 예를 들면 명확하게 이런 사실을 확인할 수 있는데, 인버터의 효율을 98%, 컨버터의 효율을 92%로 가정하여 각각의 시스템에서 효율을 구해보면 <표 1>과 같다.(여기서 컨버터의 전력 분담율의 최대는 50%까지다)효율 비교표에서 알 수 있듯이 최대 효율 값은 100% 전체 전력을 태양전지에서 직접 얻을 수 있을 만큼 직류전압이 높을 때에는 인버터 효율만 고려하므로, 시스템 효율이 획기적으로 높음을 알 수 있다. 따라서 전력분담률에 상관없이 일반적인 컨버터를 사용하는 방식보다는 월등히 높은 효율을 얻을 수 있다.4. 분담률에 따른 컨버터 용량에 대한 고찰일반적인 인버터 시스템일 경우 입력전압의 변동에 관계없이 출력전력이 정격용량을 감당할 수 있게 설계하는 것이 기본이다. 즉, 최저 전압에서도 정격용량 출력을 낼 수 있어야 한다. 그러나 태양전지용 발전 시스템은 이런 일반적인 설계 개념과는 차이가 있다. 예를 들어 <표 1>에서 컨버터 전력분담률이 50%라고 하면 일반 인버터에서와 같이 정격용량 전력분담이 50%인 것처럼 잘못 이해될 수 있다. <표 2>에는 전력분담률과 태양전지의 출력, 이에 따른 컨버터의 필요한 용량을 나타냈다. 태양전지의 특성상 전압이 떨어져 전압분담률이 50%가 되는 상황이 발생하면 단자전압이 매우 낮은 상태가 되며, 이때는 태양전지의 출력이 급격히 하락한다. <표 2>에서 50% 분담률이 필요한 경우 태양전지 출력용량은 겨우 10㎾에 불과하다. 여기서 50%의 전력을 분담한다 해도 용량이 5㎾에 불과하므로 전혀 부담이 없는 상태며, 이때는 발전용량이 극히 저조한 상황이므로 효율도 별 의미가 없다. 대부분의 경우 20% 내외 이상의 전력분담 영역에서 동작한다고 해도 무방하다.제안된 태양광발전용 PCS(Power Conditioning System)의 새로운 구조는 다음과 같은 효과가 있다.① 입력은 병렬로, 출력은 입력부와 직렬로 연결한 새로운 구조의 직렬변환 방법을 이용하여, 같은 전력변환 장치가 담당해야 할 전력 용량을 획기적으로 줄일 수 있다.② 태양전지의 발전 특성을 최대한 이용하고 새로운 직류변환 방법을 적용하여 시스템을 설계하면 컨버터의 용량을 시스템 정격 용량 20% 이하로 획기적으로 줄일 수 있다.③ 직류전압을 높임으로써 계통전압과 동일한 출력전압을 전압을 공급할 수 있어 인버터의 정격전류를 반으로 줄여 인버터 소자 가격을 줄일 수 있고 인버터 자체 효율을 증대시킬 수 있다.④ 새로운 직류변환 방법과 태양전지 발전 특성을 이용하면 시스템 최대 효율을 획기적으로 증대시킬 수 있다.⑤ 사용되는 직류변환 장치의 용량이 획기적으로 줄어 소용량 시스템뿐만 아니라 대용량 시스템에도 적용할 수 있는 기술이다.시작품 제작 및 실험 결과제안된 컨버터의 토폴로지는 일반적인 풀 브릿지(Full-Bridge) 컨버터에 전력선 하나만 연결하면 출력전력을 3배 이상 증대시킬 수 있으며 효율은 전 부하에서 평탄한 특성을 가진 컨버터로 변형된다. 개발된 컨버터 사양은 다음과 같다. <그림 8>은 컨버터 시작품 외형 사진을 나타낸 것이다.개발된 태양광발전용 PCS의 자세한 사양은 아래와 같다. <그림 9>는 PCS 내부 구성도이고, <그림 10>은 외형 사진 및 배치도를 나타낸 것이다.<그림 11>은 일반 컨버터와 제안된 컨버터의 부하 및 입력전압에 따른 효율 곡선을 나타낸 것이다. 일반 컨버터와 달리 전 부하 전 동작영역에서 평탄한 특성을 가짐을 알 수 있다. <그림 12>는 250㎾로 동작 시 인버터 전류 및 계통 전압 파형을 나타내고 있다. 이 때 전류 THD는 2.8%이고 전압 THD는 5.2%, 역률은 99.9이다. <그림 13>은 태양광발전 장치 전체에 대한 효율 곡선을 나타낸 것으로, 일반적인 인버터-저주파 트랜스포머 토폴로지형 PCS와 비교해서 높은 전압에서 효율이 뛰어나다는 것을 알 수 있다.유동욱(兪東旭)1997년 성균관대 박사 졸업. 1985년 한국전기연구소 전력전자연구부 재직. 1998년 한국전기연구소 전력전자연구부 고주파응용팀 고주파응용팀장, 한국전기연구원 산업전기연구단 전력전자그룹 책임연구원. 현재 한국전기연구원 전력연구단 신재생에너지그룹 책임연구원.■ 참고 문헌[1] R. C. Dugan, T. E. McDermott, ‘Distributed generation’, Industry Applications Magazine, IEEE, Vol. 8, Issue 2, Mar.-Apr. 2002, pp. 19~25.[2] J.M. Carrasco, L.G. Franquelo, I.T. Bialasiewicz, E. Galvan, R.C.PortilloGuisado, M.A.M. Prats, J.I. Leon, N. Moreno-Alfonso, ‘Power-Electronic Systems for the Grid Integration of Renewable Energy Sources: A Survey’, IEEE Trans. On Industrial Electronics, Vol. 53, Issue 4, Jun. 2006, pp. 1002~1016.[3] L.S. Toh, Z. Salam, M.Z. Ramli, ‘High-Frequency Transformer-Link Inverter with Regenerative Snubber’, Power Electronics and Drives Systems, 2005, PEDS 2005, Vol. 1,16-18, Jan. 2006, pp. 642~647.[4] M.Z. Ramli, Z. Salam, L.S. Toh, C.L. Nge, ‘A bidirectional inverter with high frequency isolated transformer’, Power Engineering Conference, 2003, PECON 2003, Proceedings, 15-16 Dec. 2003, pp. 71~75.[5] S.B. Kjaer, J.K. Pedersen, F. Blaabjerg, ‘A review of single-phase grid-connected inverters for photovoltaic modules’, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41,Issue 5, Sept.-Oct. 2005, pp. 1292~1306.PCS(Power Conversion System) : 전력변환 시스템일반적으로 직류전원을 일정 주파수를 갖는 교류 전원(인버터) 또는 일정 주파수를 갖는 교류전원을 직류 전원(컨버터)으로 변환해 주는 방식을 통틀어 일컫는 시스템. 태양광에너지(빛 에너지)를 받아 전기에너지로 만드는 데 사용되는 부품은 태양광 Cell(또는 Module)이며, 이곳에서 나오는 전기는 직류로서 이를 일정 주파수(상용 주파수, 60Hz)를 갖는 교류전기로 변환하여야 우리 가정에서 사용할 수 있다.최고 효율(Maximum Efficiency)전력변환(직류→교류, 교류→직류)을 행했을 때 최고의 변환효율을 나타내는 단위. 일반적으로 부하 70%에서 최고의 변환효율을 갖는다.유러피언 효율(European Efficiency)일반적으로 태양광(햇빛)에너지를 전기에너지로 변환하는 양은 조건(빛 조사량(기후 : 맑음, 흐림), 조사량(계절 : 봄~겨울), 주변 온도, 지역)에 따라 하루에도 다양하게 변한다. 즉 하루에도 저출력 ↔ 고출력으로 다양하게 변화한다. 따라서 이를 변환시키는 변환기 효율 또한 매우 중요하다. 일반적으로 전력변환기는 저출력에서는 효율이 매우 나쁘다.(60~70% 정도)유러피언 효율은 이러한 변환기의 고효율 성능척도를 나타내는 단위로서 출력에 따른 변환효율에 비중을 두고 측정하는 단위를 말한다. (예, 각 출력 5% / 10% / 20% / 30% / 50% / 100%에서 효율을 측정하여 그 비중을 0.03 / 0.06 / 0.13 / 0.10 / 0.48 / 0.20로 두어 곱한 값을 합산하여 다시 평균치를 계산한 값) 세계 최고 제품인 독일 SMA社의 동급용량의 유러피언 효율은 95.1%이다.
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