태양광 발전의 원리는 반도체 계면의 광전 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 기술입니다. 이 기술의 핵심 구성 요소는 태양 전지입니다. 태양 전지는 직렬로 연결되어 패키징 및 보호되어 대면적 태양 전지 모듈을 형성하고, 여기에 전력 제어기 등을 결합하여 태양광 발전 장치를 구성합니다. 이 전체 과정을 태양광 발전 시스템이라고 합니다. 태양광 발전 시스템은 태양 전지 어레이, 배터리 팩, 충방전 제어기, 태양광 인버터, 결합기 등의 장비로 구성됩니다.
태양광 발전 시스템에서 인버터를 사용하는 이유는 무엇일까요?
인버터는 직류를 교류로 변환하는 장치입니다. 태양 전지는 햇빛을 받아 직류 전력을 생산하고, 배터리에 저장된 전력 또한 직류입니다. 그러나 직류 전원 공급 시스템에는 여러 가지 한계가 있습니다. 형광등, TV, 냉장고, 선풍기 등 일상생활에서 사용하는 교류 부하는 직류 전원으로는 작동시킬 수 없습니다. 태양광 발전이 우리 생활에 널리 보급되기 위해서는 직류를 교류로 변환해주는 인버터가 필수적입니다.
태양광 발전의 중요한 구성 요소인 태양광 인버터는 주로 태양광 모듈에서 생성된 직류를 교류로 변환하는 데 사용됩니다. 인버터는 직류-교류 변환 기능뿐만 아니라 태양 전지의 성능을 극대화하고 시스템 고장을 보호하는 기능도 수행합니다. 다음은 태양광 인버터의 자동 운전 및 차단 기능과 최대 전력 추적 제어 기능에 대한 간략한 소개입니다.
1. 최대 출력 추적 제어 기능
태양 전지 모듈의 출력은 태양 복사 강도와 모듈 자체의 온도(칩 온도)에 따라 달라집니다. 또한, 태양 전지 모듈은 전류가 증가함에 따라 전압이 감소하는 특성을 가지고 있으므로 최대 전력을 얻을 수 있는 최적 작동점이 존재합니다. 태양 복사 강도가 변함에 따라 최적 작동점도 당연히 변합니다. 이러한 변화에 맞춰 태양 전지 모듈의 작동점은 항상 최대 전력 지점으로 유지되며, 시스템은 항상 태양 전지 모듈에서 최대 전력 출력을 얻습니다. 이러한 제어 방식을 최대 전력점 추적(MPPT) 제어라고 합니다. 태양광 발전 시스템용 인버터의 가장 큰 특징은 최대 전력점 추적(MPPT) 기능을 포함하고 있다는 점입니다.
2. 자동 작동 및 정지 기능
아침 해가 뜨면 태양 복사 강도가 점차 증가하고, 태양 전지의 출력도 증가합니다. 인버터에 필요한 출력 전력에 도달하면 인버터가 자동으로 작동을 시작합니다. 작동에 들어가면 인버터는 태양 전지 모듈의 출력을 지속적으로 모니터링합니다. 태양 전지 모듈의 출력 전력이 인버터 작동에 필요한 출력 전력보다 크면 인버터는 계속 작동하며, 흐린 날씨나 비가 오는 날씨에도 일몰까지 작동을 멈추지 않습니다. 태양 전지 모듈의 출력이 감소하고 인버터 출력이 0에 가까워지면 인버터는 대기 상태로 전환됩니다.
위에서 설명한 두 가지 기능 외에도, 태양광 인버터는 독립 운전 방지(계통 연계형 시스템용), 자동 전압 조정 기능(계통 연계형 시스템용), 직류 감지 기능(계통 연계형 시스템용), 직류 접지 감지 기능(계통 연계형 시스템용) 등의 기능을 갖추고 있습니다. 태양광 발전 시스템에서 인버터의 효율은 태양 전지의 용량과 배터리의 용량을 결정하는 중요한 요소입니다.
게시 시간: 2023년 4월 1일
