강의노트 P&O 법

P&O 법

P&O(Perturbation & Observation) 법은 섭동 후 관측법 이라고 하며, Hill Climbing Method 라고도 불리며 태양광 전지의 동작점을 규정하는 직류단 전압제어 시 전압을 일정한 폭으로 변동시킨 후 태양광 전지 출력을 관측, 이전 출력과 비교하여 출력이 증가하는 방향으로 전압을 상승 또는 하강시키는 방법이다.

전압을 변화시킨후 다음과 같이 실행한다.

• 전력이 증가 : 이전 step과 같은 방향으로 지령전압을 변화시킴
• 전력이 감소 : 이전 step과 반대 방향으로 지령전압을 변화시킴

이 방식은 최대출력점에서의 자려진동에 의해 전력손실이 발생한다.

• 증분치 $\Delta V$ 값의 감소로 전력손실을 줄일 수 있으나, 환경조건이 급변할 경우 최대출력점 추종속도가 늦어지거나, 최대출력제어를 벗어날 수 있다.
• 증분치 $\Delta V$값은 고정 또는 가변적으로 사용할 수 있다.
• 초기에는 전압의 변동폭을 고정한 고정폭 P&O 법이 쓰였으나 이후 전압변화에 따른 전력변화율 에 비례하여 전압 변동폭을 조정하는 가변폭 P&O 법이 쓰였다.

최대 출력점에서의 조건

P&O 법에서 최대출력점은 다음의 조건을 만족한다.

$$\dfrac{dP}{dV} = 0$$

따라서, 이점을 계속 추종하는 알고리즘으로서 그림과 같은 알고리즘을 사용한다. 여기에서

위의 미분방정식은 마이크로프로세서에서 연산하기 용이한 다음과 같은 차분방정식의 형태를 이용한다.

$$\dfrac{d P(k)}{dV(k)} = \dfrac{P(k)- P(k-1)}{V(k)- V(k-1)}$$

그림에서 $P(k),\: V(k)$ 는 각각 $k$ 번째 스텝에서의 태양광 어레이 출력 전력 및 출력 전압이고, $V\underline{}\mathrm{ref}$ 는 PCS의 지령전압, $\Delta V$는 증분치이다.