태양광기능사 실기대비 - 3. 인버터

신재생에너지 발전설비 기능사 실기 문제

Chapter 3,  인버터

 

◆문제◆

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1. 절연저항과 접지저항 단위는?

2. PCS (POWER CONDITIONING SYSTEM)란?

3. 인버터의 용량은?

4. 인버터의 주요 기능은?

5. 인버터 기능 중 사용 환경조건 변화에 대응하는 기능은?

6. 계통과 연계운전을 위한 기능은?

7. 인버터 기능중 계통보호를 위한 기능은?

8. 단독운전 방지 기능이란?

9. 단독운전 수동 검출 방법 3가지는?

10. 단독운전 방지 능동 방식(변동) 4가지는?

11. MPPT 란?

12. MPPT 제어 알고리즘 두 가지는?

13. 계통연계형 인버터의 회로 구성 방식 3가지는?

14. 상용주파 절연 방식 (노말 한 방식)의 변압기의 특징 3 가지는?

15. 고주파 절연 방식 (전류 변환이 두 번 DC-AC-DC-AC) 특징은?

16. 트랜스 리스 방식 특징은? (무변압기 방식)

17. 태양전지의 모듈과 어레이 구성에 따른 인버터 설치 유형 5가지

18. 인버터의 옥내용을 옥외 사용이 가능한 용량은?

19. 인버터 외부 설치 시 보호 등급은?

20. 인버터 대기 손실이란?

21 왜형율을 구하는 공식은?

22. 변압기 용량결정 요소는?

23. 인버터 전력 변환효율 구하는 공식은?

24. 인버터의 최대 변환효율이 나오는 변환효율은?

25. 인버터의 변환효율 중 일정 부하에서 효율을 측정하고 가중치를 부여하여 합한 효율은?

26. 인버터의 직류전압 범위는?

27. 인버터 입출력단의 표시사항은?

28. 인버터 설치 시공 전에 확인할 사항은?

29. 인버터 선정 시 검토할 기계적 특성 요소?

30. 인버터 선정 시 체크할 사항?

31. 인버터의 정상 특성시험 항목 5가지는?

32. 인버터 용도에 다른 분류?

33. "Solar Cell 0V Fault " 표시가 나타나면 조치사항은?

 

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◆답안◆

 

1. 절연저항과 접지저항 단위는?

절연은 MΩ 단위

접지는 Ω 단위

 

 

2. PCS (POWER CONDITIONING SYSTEM)?

전력 조절 기능을 갖춘 계통연계형 인버터를 PCS라고 한다.

 

 

3. 인버터의 용량은?

설계용량 이상이고 설계용량의 110% 이내 까지 가능하다. 기본 기능은 전력 변환이다.

 

인버터에 연결된 모듈 용량은 인버터의 105% 이내

각 스트링의 개방전압 Voc은 인버터 입력 전압 범위 안에 있어야 한다.

 

인버터 입력 전압이 220v면 각 스트링의 개방전압은 220v 내에,

모듈 10개가 1 스트링(직렬접속)이면 모듈 1개당 발생 전압이 22v 이내여야 한다.

 

 

4. 인버터의 주요 기능은?

자자직단최계

 

자동운전 정지 기능(일사량에 따라 운전, 정지)

자동 전압조정 기능 (변압기 없는 PV에서 계통으로 가는 전압상승 방지)

직류 검출 기능 (무변압기 PV에서 계통으로 가는 직류 검출 제어 , 정격전류의 1% 내, 0.5초 내 검출)

단독운전 방지 기능 (계통사고 시 PV 단독으로 부하 돌리지 말고 꺼라)

최대 전력점 추종 제어 기능( 입사량, 온도에 따른 발전량 변화를 제어하여 MPPT를 추종 제어)

계통연계 보호 기능 (PV 고장, 계통사고 시 계통과 분리하여 계통, PV 보호)

과 주파수, 저주파수, 과전압, 저전압 검출

 

계통연계 보호 기능은 기본이다. 단독운전 방지 기능과 비슷하다.

 

 

5. 인버터 기능 중 사용 환경조건 변화에 대응하는 기능은?

자동운전 정지 기능

최대 전력점추종 기능

 

햇빛과 온도, 일사량을 생각해라

 

 

6. 계통과 연계운전을 위한 기능은?

자동 전압조정 기능

계통연계 보호 기능

 

 

7. 인버터 기능 중 계통보호를 위한 기능은?

단독운전 방지 기능

직류 검출 기능

계통연계 보호 기능

 

자동 전압조정 기능은 보호가 아니라, 연계를 위한 것이다.

 

 

★8. 단독운전 방지 기능이란?

계통의 사고 시, PV가 이상을 검출하지 못하고 부하용량과 평행을 유지하기 위해 구내 부하에 전력을 공급하기 위해 단독 운전하는데 이를 방지한다.

 

 

9. 단독운전 수동 검출 방법 3가지는?

수동은 전압 파형이나 위상 변화, 주파수 변화를 파악하여 단독운전을 검출하는 방법이다.

 

전압 위상 도약 검출 방식

제3고조파 전압 급등 검출 방식 (변압기 여자 전류=> 전압 급등)

주파수 변화율 검출 방식(발전전력과 부하 불평등으로 주파수 급변)

 

"주변고3전위" 로 외우자, 주변에 고3이 있으면 전화(위) 해라 도약할게

 

 

10. 단독운전 방지 능동 방식(변동) 4가지는?

인버터에 변동요인을 부여하여 그 변동요소가 단독운전 시에만 나타나게 하여 검출하는 방식이다.

 

무효전력 변동 방식

유효전력 변동 방식

부하 변동 방식 (임피던스(교류 저항, 부하) 삽입하여 전압, 전류 급변 검출)

주파수 시프트 방식 (시프트는 작전이니까 능동적)

 

"주시유무부" 로 외우자

 

 

11. MPPT 란

Maxmum Power Point Tracking, 최대 전력점 추종 기능으로

입사량, 온도에 따른 I-V, P-V 곡선을 분석을 통해 발전량 변화를 제어하여 MPP를 제어하는 기능이다.

 

발전량을 제어한다.

 

 

12. MPPT 제어 알고리즘 두 가지는?

P&O 방식 : 동작전압을 조금씩 변동시켜 dP(전력 변화값)을 측정하여 MPP에 도달

incCond 방식 : 컨덕턴스 값을 비교하여 기울기가 "0"인 지점을 추종하여 MPP에 도달

 

포지 방식 잉크콘드방식 이 두 가지만 기억하자

컨덕턴스(Conductance) - 저항의 역수, 전류가 흐르기 쉬운 정도, G=1/R

 

 

13. 계통연계형 인버터의 회로 구성 방식 3가지는?

상용주파 절연 방식 (저주파 변압기형)

고주파 절연 방식 (고주파 변압기형)

트랜스 리스 방식 (무변압기형)

 

데상트-고상트로 외우면 되겠다. 중요한 것은 절연 방식과 변압기이다.

 

 

14. 상용주파 절연 방식 (노말한 방식)의 변압기의 특징 3 가지는?

PV 직류를 상용주파수의 교류로 변환후 변압기로 변환

 

출력단에 60Hz의 구형파 변압기가 있다.

절연 가능하다.

안정성, 회로 구성이 간단하다.

저주파라 효율이 낮다.

무겁고 크다. 중대용량 PV에 사용한다.

 

절연 당연, 상용주파-저주파라서 효율 낮지, 무겁고 크니까 대용량 발전시스템에 사용하지.

 

 

15. 고주파 절연 방식 (전류 변환이 두 번 DC-AC-DC-AC)

입력단에 DC/DC 컨버터(스위칭 인버터)가 고주파 AC로,

고주파 변압기를 통해서 AC/DC로 정류회로 거친 후 인버터에 서 상용주파 AC로 다시 변환

 

절연 가능

소형 경량화 가능

회로 복잡해서 비싸다.

다중 변환으로 효율 낮다. -> 고효율이 아니다.

대용량에는 못쓴다.

 

 

16. 트랜스 리스 방식(무변압기 방식)

입력단에 승압형 컨버터만 있다. 출력단에도 변압기가 없다.

승압형 컨버터는 직류 전압이 낮을 때만 작동, 전압이 높으면(정상) 바이패스

PV 직류를 DC/DC 컨버터로 승압하고 인버터에서 상용주파로 변환

 

변압기가 없어서 안정성 부족, 절연 불가

직류 성분 유입가능, 정밀 제어 필요

저가로 구성 가능, 효율이 높다.

소형 PV에 사용이 가능하다.

 

단순하니 싸고, 효율은 높은데 직류 성분 발생, 소형

 

 

17. 태양전지의 모듈과 어레이 구성에 따른 인버터 설치 유형 5가지

 

모듈 인버터 방식(MIC , Moudle Integrated Converter, AC모듈 인버터 방식)

모듈별 최적의 MPPT 제어 가능, 최대 에너지 수확, 비용 크고 효율 낮다.

DC 배선이 필요 없다. 계통보호가 안된다.

 

스트링 인버터 방식

스트링별 인버터, 유지보수비용 증가, 계통보호 부적합

 

멀티 스트링 인버터 방식 (스트링+센트럴 장점)

직렬 군별 인버터, DC/DC 컨버터와 인버터 사용 2중 변환으로 효율 낮다.

직렬군별 MPPT 제어 가능

 

센트럴 인버터 방식(중앙집중형 인버터 방식)

통상적인 방식으로 효율 가장 높다

단일 인버터로 구조 간단, 계통보호 유리, 유지보수비용 적다.

효율은 높으나 수확량은 적다.

산업용( 산업체에서 전기 사용을 위해)

 

멀티 센트럴 인버터 방식(마스터-슬레이브 인버터 방식)

센트럴 방식을 병렬 구성, 여러 대 인버터, 효율성 확보, 수명연장, 장애로 인한 손실이 낮다.

변압기 사용으로 계통 직접 연계 가능

 

 

 

18. 인버터의 옥내용을 옥외 사용이 가능한 용량은?

인버터 용량 5KW 이상, 방수 가능한 실내용은 실외용으로 사용 가능

 

발전용량 250KW 이하-> 인증받은 제품

발전용량 250KW 이상-> 절연기능, 보호 기능, 정상 특성을 만족하는 시험성적서 제출 시 사용 가능

 

 

 

19. 인버터 외부 설치 시 보호 등급은?

용량 10KW 이하의 인버터를 옥외 설치 시 자연냉각,

IP54 이상 => 확인 필요

 

통상 외함은 실내: IP20, 실외: IP44이다.

옥내용->옥외용  5KW이상 방수

외부설치 10KW이상 자연냉각되는 IP54

 

 

 

20. 인버터 대기 손실이란?

야간이나, 사고로 PV 정시 시 대기하는 동안 사용되는 전력,

(무부하 상태의 전력)

 

100W 미만으로 유지

 

 

 

21 왜형율을 구하는 공식은?

분모, 기본파는 100이 최고 왜형이니 100에 대비하여 각 차수별 왜형의 비율이다.

왜형율 : 파형의 일그러짐 정도

역률(Power Factor) : 피상 전력에 대한 유효전력 비율 : PV에서는 통상 95% 수준을 요구한다.

 

 

★22. 변압기 용량결정 요소는?

효율, 부가율, 송전 방식, 결선 방식

 

축전지가 아니다.

계통연계를 해야 하니 송전방식-3상, 2상.. 결선 방식-단선, 3선..

효율, 부가율 등이 주 고려사항이다.

 

 

 

23. 인버터 전력 변환효율 구하는 공식은?

AC/DC

직류를 교류로 변환효율

 

 

24. 인버터의 최대 변환효율이 나오는 변환효율은?

75%

인버터의 최대 효율 = 23번과 같은 것 아닌가?

AC/DC

 

 

25. 인버터의 변환효율 중 일정 부하에서 효율을 측정하고 가중치를 부여하여 합한 효율은?

 

Eurepean 효율 ,

 

n = 0.03 X 5% 부하 시 효율 + 0.06 X 10% 부하 시 효율 + 0.13 X 20% 부하 시 효율,

+ 0.1 X 30% 부하 시 효율 + 0.48 X 50% 부하시 효율 + 0.2 X 100% 부하시 효율

 

이걸 어찌 외우나, 5%-10-20-30-50-100% 0.03-0.06-0.13-0.1-0.48-0.2

 

 

 

26. 인버터의 직류전압 범위는?

200V~600V DC

 

셀 단위 정격전압이 0.6V X 60 개셀 = 모듈 정격전압 36V X 10 모듈 = 스트링 정격전압 360V

나머지는 병렬이니 360V, 이 정도가 기본이니

200~600V 가 직류전압 범위로 보면 되겠다.

 

 

 

27. 인버터 입출력단의 표시사항은?

입력단: 전압, 전류, 전력

출력단: 전압, 전류, 전력, 주파수, 역률, 누적발전량, 최고출력량

 

3개, 7개 출력단이니 최고출력, 누적발전량을 표시해야 한다.

VIP 주최 누적

 

 

★28. 인버터 설치 시공 전에 확인할 사항은?

 

1. 입력 허용 전류, 전압 범위

2. 접속 가능 전선의 굵기, 접속 가능 회선수

3. 설치 위치

4. 배선 접속방법

 

기본 입력 허용 전류, 전압의 범위를 확인하고,

접속 가능 회선수, 굵기 확인하고

위치를 잡고, 배선 접속방법을 생각해라.

 

 

 

★29. 인버터 선정 시 검토할 기계적 특성 요소?

DC 입력 정격

AC 출력 정격

MPP 전압 범위

대기전력 손실(100W 미만)

유로피언 효율

계통 급전 시 필요한 최소 전력

 

 

30. 인버터 선정 시 체크할 사항?

 

기대 수명이 긴가?

가격이 경제적인가?

중량, 크기가 적당한가?

 

연계하는 계통과 전압, 전기방식이 같은가

국내외 인증된 제품인가

설치는 용이한가

비상, 재해시 독립운전이 가능한가?

축전지를 부착할 수 있는가?

신뢰성이 있는가?

보호장치 설정이나 시험이 간단한가

발전량을 간단히 볼 수 있는가?

서비스 네트워크가 확실한가?

 

 

 

★31. 인버터의 정상 특성시험 항목 5가지는?

 

주파수 추종 범위 시험,

교류전류 변형율 시험,

변환효율시험,

누설전류 시험,

대기 손실 시험,

온도 상승 시험,

 

자동운전, 정지 시험,

교류전압 시험,

직류분 검출 시험,

최대 전력 추종 시험,

 

자자직단최계 인버터 기능 시험을 포함한다. 인버터의 역할, 주의점도 시험한다.

 

인버터 기능에 대한 시험- 자동운전 정지, 자동 전압(교류전압) 시험, 직류분, MPPT

인버터 역할- 주파수 추종, 변환효율, 교류 변형률 시험

주의사항에 대한 시험 -누설전류, 대기 손실 시험, 온도 상승 시험

 

 

32. 인버터 용도에 다른 분류?

독립형/계통연계형

 

 

33. 인버터 표시부에 "Solar Cell 0V Fault " 표시가 나타나면 조치사항은?

차단기 내리고, PV 전압 점검 후,

정상이면 5분 후 재가동(통상적인 재가동 시퀀스다)

 

차단기로 뛰어가서 가서 차단기 내리고,

태양광 입력 전압이 정상으로 나오면, "5분 후 재가동"은 잊지 마라.

 

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