An Analysis of the Failure Modes Impacts in Grid-connected Photovoltaic Power Generation System below 20KW

Abstract

이 연구는 20KW이하 태양광발전시스템에 대한 구성부품별 위험성에 대하여 고장모드영향분석과 중요도 등을 활용하여 위험우선순위를 결정하는 자료를 도출하는데 그 목적이 있다. 중요도 분석 결과 중요도는 총 4개의 고장모드로 인버터의 Fails to transfer(521), 필터(C)의 Shorted(541), 통신의 Shorted(551)와 Function Failure(552)로 나타났다. 중요도를 통한 위험우선순위가 높은 부품은 통신과 관련되어 있었다. 인버터의 Degraded output를 일으키는 주요 부품은 IGBT이다. IGBT는 24시간 풀가동하며 성능이 저하되었을 때 이를 감지하기도 어렵다. 따라서 내구성 및 수명이 높은 IGBT의 선택이 필요하다. 태양광발전시스템의 경우 모든 설비들이 통신과 연계되어 있어서 통신과 연결되는 다량의 커넥터와 해당 커넥터의 기능적 고장에서 초래됨을 확인하였다. 또한 통신의 경우 RS-422의 4선이 사용되고 있고 외부잡음에 영향을 많이 받는다. 따라서 2선 방식과 외부잡음에 강한 RS-485를 사용하여 기능적 고장에 대한 신뢰성을 확보해야 할 것으로 판단이 된다. 본 데이터는 태양광발전시스템의 유지 및 보수를 위한 기초자료로 활용가능하다.This study is intended to obtain the data for determining the risk priority by using criticality, analysis of failure mode effects, and the like regarding the risk involving component parts of photovoltaic power systemwith capacity of 20kw or below. According to the results of criticality analysis, a total of 4 failure modesare reported such as fails to transfer of an inverter (521), shorted (541) filter (C), shorted (551) communication,and function failure (552). Based on criticality, component parts having a high risk priority are related tocommunication. In the case of photovoltaic power system, as all of its devices are connected to communication, it is found that failures are caused by the failure of multiple connectors attached to communication. Thisdata can be utilized as baseline data for the maintenance of photovoltaic power system.