표제지
국문초록
목차
제1장 서론 12
제2장 태양광 발전 시스템의 기본 15
제1절 PV 패널의 전기적 특성 15
제2절 태양광 발전 시스템의 구조 20
제3장 단일 MIC의 구조 24
제1절 MPPT Algorithm 24
제2절 아날로그 / 디지털 컨트롤 26
제3절 DC-DC 컨버터의 구조 29
제4절 화합물 GaN 기반 전력 스위치 35
제5절 제안하는 단일 MIC의 구조 37
제4장 아날로그 프론트-엔드 39
제1절 제안하는 아날로그 프론트-엔드의 구조 39
제2절 전압 센싱 43
제3절 High-Side / Low-Side 전류 센싱 43
제4절 전류 센싱 증폭기 45
제5절 알고리즘 ADC 52
제5장 제안하는 아날로그 프론트-엔드 성능 향상 기법 59
제1절 증폭기 에러의 원인 59
1. 옵셋 59
2. 1/f 잡음 59
3. Drift 60
제2절 증폭기 옵셋 에러 61
제3절 증폭기 에러 보상 기법 65
1. Auto-Zeroing 65
2. Chopping 68
제4절 제안하는 증폭기 옵셋의 혼성신호 방식 보상 72
제6장 결론 78
참고문헌 80
ABSTRACT 84
표 2.1. PV 패널의 성능 요약 19
표 2.2. Boost 컨버터의 성능 요약 34
표 2.3. GaN 전력 스위치의 성능 요약 36
표 4.1. 알고리즘 ADC의 성능 요약 56
표 5.2. 전압/전류 센서의 성능 요약 77
그림 1.1. 2010 - 2027년 에너지 생산량 추이와 예측. 12
그림 1.2. 국제 전력 관리 시스템 시장의 규모. 13
그림 2.1. PV 셀과 PV 패널의 등가 모델. 16
그림 2.2. 실제 PV 패널의 전압-전류 실험적 특성. (a) 일사량, (b) 온도 17
그림 2.3. 기성 PV 패널의 개방전압과 단락전류 분포. 18
그림 2.4. 태양광 발전 시스템의 블록 다이어그램. (a) 스트링 인버터, (b) 마이크로 인버터, (c) 모듈 장착형 컨버터 21
그림 2.5. 단일 MIC 구조의 블록 다이어그램. 22
그림 3.1. P&O 알고리즘의 순서도. 24
그림 3.2. P&O 알고리즘의 동작. 25
그림 3.3. 아날로그 도메인 P&O 알고리즘 구현. 26
그림 3.4. MPPT 컨트롤러의 제품. 28
그림 3.5. 비동기식 DC-DC 컨버터 구조. (a) Buck, (b) Boost, (c) Buck-Boost 30
그림 3.6. Boost 컨버터의 블록 다이어그램. 33
그림 3.7. 제안하는 단일 MIC의 블록 다이어그램. 38
그림 4.1. 아날로그 프론트-엔드의 해상도에 따른 시스템 효율. 40
그림 4.2. 제안하는 아날로그 프론트-엔드의 블록 다이어그램. 41
그림 4.3. MCU-ADC 인터페이스 타이밍 다이어그램. 42
그림 4.3. (a) Low-side 전류 센싱, (b) High-side 전류 센싱. 44
그림 4.4. LMP8481 블록 다이어그램 (Texas Instrument). 46
그림 4.5. 제안하는 전류 센싱 증폭기. 47
그림 4.6. Folded-cascode 증폭기. 49
그림 4.7. 전류 센싱 증폭기의 부정합 시뮬레이션 결과. 51
그림 4.8. Nyquist ADC의 구조에 따른 컨버전율과 상대적 하드웨어 크기 관계. 53
그림 4.9. 제안하는 알고리즘 ADC의 블록 다이어그램 54
그림 4.10. 알고리즘 ADC의 FFT 스펙트럼. 55
그림 4.11. 알고리즘 ADC의 INL. 55
그림 4.12. IC의 레이아웃 스냅샷. 58
그림 5.1. CMOS 증폭기의 잡음 스펙트럼. 60
그림 5.2. Folded-cascode 증폭기의 부정합 시뮬레이션 결과. 61
그림 5.3. 옵셋을 반영한 전류 센싱 증폭기. 62
그림 5.4. 전류 센싱 시뮬레이션 결과. 64
그림 5.5. Auto-zeroing 입력단 회로 구현. 65
그림 5.6. Auto-zeroing 노이즈 스펙트럼. 66
그림 5.7. 샘플링 시스템에서의 노이즈 스펙트럼. 67
그림 5.8. Chopping 스위치와 chopping 기법이 적용된 증폭기. 69
그림 5.9. 주파수 영역에서 chopping 적용된 증폭기의 동작. 70
그림 5.10. 제안하는 증폭기의 옵셋 혼성신호 보상 회로. 72
그림 5.11. 보상 모드에 사용된 비교기. 74
그림 5.12. 제안하는 옵셋 보상 기법의 시뮬레이션 결과. 76