계통연계형 인버터의 성능측정을 위한 전력분석기의 신뢰성 평가에 관한 고찰

Abstract

제2의 반도체 산업으로 불리는 태양광산업에 대한 관심이 날로 높아지고 있다. 태양광 산업은 경제적인 파급효과도 대단하지만, 태양광 에너지 자체는 친환경 및 에너지 효율화에도 크게 기여할 수 있는 엄청난 잠재력을 지닌다. 태양광 에너지를 전력에너지로 전환하면 이산화탄소 배출량을 1kWh당 600g씩 줄일 수 있다. 태양에너지는 무한정의 무공해 에너지 자원이다. 전 세계의 신재생 에너지 정책에는 항상 태양에너지 관련 산업이 포함되어 있다[1]. 이에 본 연구에서는 태양광발전시스템에서 계통연계형 인버터의 성능 측정을 위한 전력분석기의 신뢰성에 대해 고찰하고자 한다. 태양광발전시스템은 두 가지 형태로 나뉜다. 첫째, 독립형(Stand-alone system)으로 생산된 전기를 전력망에 연결하지 않고 생산된 장소에서 사용한다. 이 시스템에서 태양광 패널에 의해서 생산된 전기는 밤에도 지속적으로 전기를 공급하고, 태양이 뜨지 않은 상황에서도 에너지를 공급할 수 있도록 배터리에 저장되어야 한다. 이러한 시스템에는 모두 직류의 전류가 인가된다. 따라서 교류 전력을 얻기 위해서는 인버터가 필요하다. 둘째, 계통연계형(Grid-connected plants)으로 태양광 발전은 에너지를 공급하기 위하여 각각 병렬로 전력 네트워크에 연결된다. 그래서 각각의 시스템이 작은 발전소 역할을 함으로써 공공 전력, 산업현장, 개인 빌딩의 에너지 소비를 전부 충당하거나, 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 이 계통연계형 태양광 발전은 다수의 태양광 모듈이 인버터에 전력을 공급하는 특별한 장치들로 연결되어 있다. 인버터는 태양광 발전 전력 에너지를 단상이든 삼상이든 상관없이 계통의 네트워크 표준에 맞게 조절한다[1]. 본 연구에서는 계통연계형 3kW 단상 인버터 효율 측정에 사용되고 있는 전력분석기에 대해 측정 신뢰성과 대전류 측정용 전류 센서의 신뢰성에 대해 연구해 보았다. 전력분석기에서 직접 측정할 수 있는 전류가 낮기 때문에 대전류 측정 시 필히 전류 센서를 사용하여 측정하여야 한다. 전력분석기 내장 션트를 사용할 경우 선을 끊어 연결해야 하는 불편함이 있다. 측정 정확도가 높아 정확한 전류를 측정할 수 장점이 있다. 반면에 전류 센서의 경우 선을 끊지 않고 연결해서 측정할 수 있는 장점이 있다. 하지만 일반 전류클램프의 주파수 측정 범위가 작고 정확도가 낮으며 배터리를 통해 전원을 공급해야 하는 단점이 있다. 이번 연구를 통해 보급형 전력분석기와 정밀급 전력분석기의 신뢰성 차이와 전류 측정에 사용되는 전류 센서들의 신뢰성 차이에 대해 알 수 있었다.