Application of Robust Controller Design to Photovoltaic System Simulator

Abstract - Photovoltaic system simulator is under being developed for the performance test of Power conditioning system (PCS). The photovoltaic system simulator is required to emulate real system, which can be obtained by fast response controller. In this paper, we suggest a robust control method as a tool to design the simulator controller. The performance of the controller is determined by weighting functions, sensitivity function  , complementary sensitiviey function  , and a control signal shaping function   . Experimental results show that robust control method is promising for obtaining better performance of the photovoltaic system simulator.Key Words : Photovoltaic system simulator, Robust control*준 회 원 : 홍익대 전기정보제어학과 석사 †교신저자, 시니어회원 : 홍익대 전자전기공학부 교수․공박E-mail : yhchun@hongik.ac.kr 접수일자 : 2010년 1월 7일 최종완료 : 2010년 1월 18일 1. 서 론 국제 유가의 급등, 환경문제가 대두되고 있다. 이를 위한 해결책으로서 우리나라는 기존의 화석연료를 이용한 발전을 점진적으로 줄여나가며 신재생 에너지의 발전량을 증가시켜 나가는 계획을 하고 있다. 신재생 에너지원은 기존 계통에 문제를 발생시키지 않고 적절히 설치되어야 한다. 신재생 에너지의 태양광 발전에 대한 연구 중, 가장 활발하게 이루어지고 있는 연구는 태양광에너지를 전기에너지로의 변환부분이다. 이 연구의 핵심은 Power Conditioning System(이하 PCS)의 성능을 높이는 것에 있다. PCS는 태양전지에서 생산되는 직류전력을 교류전력으로 변환시키며 기존 계통과의 연계하면서 일어날 수 있는 사고들로부터 보호하기위한 장치이다. PCS의 제어 성능 및 보조기능의 평가는 실제 에너지원인 태양전지를 사용하기에는 운전 조건의 가변 등의 이유로 인해 불가능하다. 그렇기에 태양전지를 모의할 수 있는 시뮬레이터를 이용하게 된다.태양광 시뮬레이터는 태양전지 어레이의 전기적인 출력 특성을 일사량, 온도 등 자연조건의 변화를 제어입력의 변수로 하여 수학적인 모델을 구성하는 것으로서 통상은 컴퓨터에서 실행되는 연산프로그램이며 Off-line 시뮬레이터라고 불린다. 태양광 에너지원 시뮬레이터는 태양전지의 모델링을 구현하는 RTDS(Real Time Dynamic System)과 출력 증폭을 위한 DC Power Amplifier로 구성되어 있다. 시뮬레이터 기술의 핵심은 정확한 에너지원 기기의 모델링과 빠르고 안정적인 전력 증폭기 제어기술에 있다.본 논문은 태양광 발전시스템의 태양전지 어레이를 모의를 위한 시뮬레이터의 강인한 제어기 설계에 관해 논하겠다. 기존의 시뮬레이터들은 비례-적분 제어기를 적용하여 사용하고 있으나, 비례-적분 제어기가 가진 응답의 지연은 시뮬레이터의 동적인 특성의 완벽한 구형에 장애가 있으므로 이를 해결하기 위해 보다 빠르고 안정적인 제어기법이 필요하다. 본 논문은 강인성을 지닌 제어기법인 