태양광 패널과 임피던스
다음은, 인터넷에 게시된, 미국 Omocron.LAB의 간단한 실험 보고서입니다.
일반 LCR 미터와 몇 가지 보조적 대안을 조합하여, 솔라 셀(CELL) 단품의 임피던스 즉, 일반 저항 요소와 코일 요소와 커패시터 요소, 테스트 주파수 등이 복합된 가상 저항 값을 측정하고, 그것을 표준 테이블과 비교하면 특정 셀의 양/부를 판정할 수 있다는 원론적 사실을 실험으로 보여주고 있는 것입니다.
실수(Real Number), 허수(Imaginary Number), 임피던스의 기본 공식 등에 관해서는 여러 인터넷 정보를 참고해주세요.
태양광 모듈에 5.6V의 DC 바이어스 전압을 인가합니다. 이로 인해 셀당 0.7V의 전압 강하가 발생합니다(검사 대상 셀에는 8개의 셀이 직렬로 연결되어 있습니다). 단일 스윕을 시작하면 다음과 같은 곡선이 생성됩니다.
이 곡선으로부터 태양광 모듈의 등가 회로 모델을 도출할 수 있습니다. 저주파에서 임피던스의 실수부는 실수{∅} ≈ 21.291kΩ입니다. 100kHz에서 임피던스의 실수부는 실수{∅} = 248Ω입니다.
이러한 결과를 바탕으로 등가 회로 모델의 저항을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
∅ = 248Ω
∅ = 21291Ω − 248Ω ≈ 21kΩ
정전용량은 태양광 모듈의 측정된 어드미턴스로부터 도출할 수 있습니다. 직렬 저항을 무시하면 Bode Analyzer Suite에서 다음을 선택하여 정전용량을 직접 측정할 수 있습니다.
– 측정: 어드미턴스
– 형식: Cp
이로써 병렬 커패시턴스는 ∅∅ ≈ 8.9nF가 됩니다.
참고: 측정 정확도를 유지하기 위해 신호 잡음 없이 첫 번째 측정 가능한 값을 사용했습니다. 따라서 측정된 태양광 모듈의 다음과 같은 단순화된 등가 회로 모델을 도출했습니다.
참고: 이 모델은 태양광 모듈에 5.6V의 바이어스 전압이 인가된 경우에만 유효합니다. 매개변수는 인가된 DC 전압과 태양 전지가 노출되는 빛의 양에 따라 달라집니다. 앞서 언급했듯이 매개변수는 인가된 DC 바이어스 전압에 따라 달라집니다. 바이어스 전압에 따라 결과가 달라집니다. 다음 곡선은 태양광 모듈에 인가된 셀당 0.55V, 0.6V, 0.65V, 0.7V의 바이어스 전압을 적용했을 때 모듈 임피던스의 실수부와 허수부를 보여줍니다. (모듈은 8개의 셀로 구성되어 있으므로 총 전압은 셀당 전압의 8배와 같습니다.)
