JP2015198571A - ３入力太陽光インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３入力太陽光インバータ装置を提供する。【解決手段】本発明は、２つの最大電力追従制御器を有する３入力太陽光インバータ装置に関するものであって、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵させて接続箱機能を具現して、別途のハードウェア変更なしに１入力、２入力、及び３入力太陽光インバータとして使用可能であり、１入力として使う時は、ダイオードの損失を除去可能にして、インバータの効率を向上させるようにしたものである。【選択図】図２

Description

本発明は、ＤＣ電源をＡＣ電源に変換するインバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）に係り、特に、２つの最大電力追従制御器を有した３入力太陽光インバータ装置に関する。

太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をインバータ装置に単一入力させる場合、環境的な要因や機械的な欠陥または破損によって、電池セルの一部が動作しないならば、インバータに入力されるＤＣ電源が少なくて、インバータ定格ＡＣ出力が得られない。

このような問題を解決するために、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をインバータ装置に多重入力させる方式が使われる。ところが、多重入力されるそれぞれのＤＣ電源ごとにインバータを使う場合、コストが非常に増加する問題が発生する。

したがって、特許文献１などで提案したような最大電力追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を通じてインバータの個数を最小化しながらも、所望のＡＣ電源が得られる技術が開発された。

特許文献１は、複数個の太陽電池モジュールから互いに異って出力される１次直流電圧を入力されるように、許容入力電圧が相異なる複数の入力チャネルを有する入力部と、入力部の入力チャネルのそれぞれを通じて入力される電圧を設定された目標直流電圧に変換して、共通出力部を通じて出力できるように、入力チャネル別に対応してハウジングに設けられた複数個のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに対応して設けられて、入力チャネルからそれぞれ入力される太陽電池モジュールの最大電力出力点を追従するようにＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を制御する複数個のＭＰＰＴ制御器を含む変換装置と、変換装置から出力される目標直流電圧を商用交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータに対して記載している。

本発明者は、２つの最大電力追従制御器を有した太陽光インバータで別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズ（ＦＵＳＥ）をインバータ装置に内蔵させて接続箱機能を具現して、別途のハードウェア変更なしに１入力、２入力、及び３入力太陽光インバータとして使う技術に関するものである。

大韓民国公開特許第１０−２００９−００４６３２７号（２００９．０５．１１）

本発明は、前記課題を解決するために発明されたものであって、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵させて接続箱機能を具現した１入力、２入力、及び３入力太陽光インバータ装置を提供することをその目的とする。

前記目的を果たすための本発明の一態様によれば、３入力太陽光インバータ装置が、太陽光モジュールの第１グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第１ＤＣ入力端と、太陽光モジュールの第２グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第２ＤＣ入力端と、太陽光モジュールの第３グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第３ＤＣ入力端と、前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との正（＋）入力端にそれぞれ順方向連結される２つのダイオードと、１つは、前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との正（＋）入力端に共通連結され、他の１つは、前記第３ＤＣ入力端の正（＋）入力端に連結される２つのヒューズと、正（＋）入力端は、前記２つのダイオードと共通連結され、負（−）入力端は、前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との負（−）入力端に共通連結される第１最大電力追従制御器と、正（＋）入力端は、前記第３ＤＣ入力端の正（＋）入力端と、負（−）入力端は、前記第３ＤＣ入力端の負（−）入力端と連結される第２最大電力追従制御器と、前記第１最大電力追従制御器及び第２最大電力追従制御器によって最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御されるＤＣ電源をＡＣ電源に変換するインバータと、前記インバータによって変換されるＡＣ電源を出力する少なくとも１つのＡＣ出力端と、を含んでなることを特徴とする。

本発明の付加的な態様によれば、前記第２ＤＣ入力端と第３ＤＣ入力端は、平行に配され、第１ＤＣ入力端は、交互に配されることを特徴とする。

本発明の付加的な態様によれば、前記２つのダイオードが、前記交互に配される第１ＤＣ入力端の前端に配されることを特徴とする。

本発明の付加的な態様によれば、前記３入力太陽光インバータ装置が、前記第１ＤＣ入力端の前端でハウジングに固定され、ＰＣＢ基板にリード（ｌｅａｄ）される２つのダイオードを保護するための保護パッドと、前記保護パッドを押して密着固定させる固定クリップと、をさらに含むことを特徴とする。

本発明は、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵させて１入力、２入力、及び３入力太陽光インバータを具現して、設置現場で１入力、２入力、及び３入力設置を可能にし、第１ＤＣ入力端を第２ＤＣ入力端及び第３ＤＣ入力端と交互に配置して、２入力で設置時に使う第２ＤＣ入力端子及び第３ＤＣ入力端子を容易に識別可能にする。

本発明による３入力太陽光インバータ装置の概要図である。 本発明による３入力太陽光インバータ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明による３入力太陽光インバータ装置の入力端構造の一実施形態の構成を示す斜視図である。 本発明による３入力太陽光インバータ装置の適応的な入力端選択を説明する図面である。 本発明による３入力太陽光インバータ装置がモジュールされたＰＣＢ基板の一例を示す図面である。

以下、添付図面を参照して記述される望ましい実施形態を通じて、本発明を当業者が容易に理解し、再現できるように詳しく記述する。

本発明を説明するに当って、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が、本発明の実施形態の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

本発明の明細書の全般に亘って使われる用語は、本発明の実施形態での機能を考慮して定義された用語であって、ユーザまたは運用者の意図、慣例などによって十分に変形されうる事項であるので、この用語の定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。

図１は、本発明による３入力太陽光インバータ装置の概要図である。図１に示したように、本発明による３入力太陽光インバータ装置１００は、太陽光モジュール２００と発電計量器３００との間に連結されて、太陽光モジュール２００によって生成されて入力されるＤＣ電源を定格ＡＣ電源に変換して出力する。この際、出力される定格ＡＣ電源は、発電計量器３００によって計量される。

図２は、本発明による３入力太陽光インバータ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図２に示したように、本実施形態による３入力太陽光インバータ装置１００は、第１ＤＣ入力端１１０ａと、第２ＤＣ入力端１１０ｂと、第３ＤＣ入力端１１０ｃと、２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂと、２つのヒューズ１２５ａ、１２５ｂと、第１最大電力追従制御器１３０ａと、第２最大電力追従制御器１３０ｂと、インバータ１４０と、少なくとも１つのＡＣ出力端１５０と、を含んでなる。

前記第１ＤＣ入力端１１０ａは、太陽光モジュール２００の第１グループの電池セルのＤＣ出力端と連結されて、太陽光モジュール２００の第１グループの電池セルによって生成されて出力されるＤＣ電源を入力される。

前記第２ＤＣ入力端１１０ｂは、太陽光モジュール２００の第２グループの電池セルのＤＣ出力端と連結されて、太陽光モジュール２００の第２グループの電池セルによって生成されて出力されるＤＣ電源を入力される。

前記第３ＤＣ入力端１１０ｃは、太陽光モジュール２００の第３グループの電池セルのＤＣ出力端と連結されて、太陽光モジュール２００の第３グループの電池セルによって生成されて出力されるＤＣ電源を入力される。

前記２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂは、前記第１ＤＣ入力端１１０ａと第２ＤＣ入力端１１０ｂとの正（＋）入力端にそれぞれ順方向連結され、第１最大電力追従制御器１３０ａの正（＋）入力端に共通連結されて、逆方向電流を防止する。

すなわち、第１ＤＣ入力端１１０ａを通じて入力されて、ダイオード１２０ａを通過したＤＣ電流がダイオード１２０ｂによって逆方向に流れず、第２ＤＣ入力端１１０ｂを通じて入力されて、ダイオード１２０ｂを通過したＤＣ電流がダイオード１２０ａによって逆方向に流れなくなる。

前記２つのヒューズのうち１つのヒューズ１２５ａは、前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との正（＋）入力端に共通連結され、他の１つのヒューズ１２５ｂは、前記第３ＤＣ入力端の正（＋）入力端に連結される。

この際、前記ヒューズ１２５ａは、第１ＤＣ入力端１１０ａまたは／及び第２ＤＣ入力端１１０ｂに過電流が流れる場合、切られて第１最大電力追従制御器１３０ａへの電源入力を遮断する。一方、前記ヒューズ１２５ｂは、第３ＤＣ入力端１１０ｃに過電流が流れる場合、切られて第２最大電力追従制御器１３０ｂへの電源入力を遮断する。

前記第１最大電力追従制御器１３０ａの正（＋）入力端は、前記２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂと共通連結され、負（−）入力端は、前記第１ＤＣ入力端１１０ａと第２ＤＣ入力端１１０ｂとの負（−）入力端に共通連結される。

これにより、前記第１ＤＣ入力端１１０ａを通じて入力されてダイオード１２０ａを通過したＤＣ電流、または第２ＤＣ入力端１１０ｂを通じて入力されてダイオード１２０ｂを通過したＤＣ電流が、第１最大電力追従制御器１３０ａによって最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御されて、特定の電圧、電流で最大電力を出力する。

前記第２最大電力追従制御器１３０ｂは、正（＋）入力端は、前記第３ＤＣ入力端１１０ｃの正（＋）入力端と、負（−）入力端は、前記第３ＤＣ入力端１１０ｃの負（−）入力端と連結される。

これにより、前記第３ＤＣ入力端１１０ｃを通じて入力されたＤＣ電流が、第２最大電力追従制御器１３０ｂによって最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御されて、特定の電圧、電流で最大電力を出力する。

太陽電池セルは、通常、特定の電圧、電流で最大電力を生産するが、最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御は、最大電力を生産する地点の電圧を追跡して、この電圧帯を保持するように制御するものであって、この電圧帯を外れれば（電流を多く流して電圧が下がるか、それとも電流を過度に少なく流せば、電圧がそれほど上昇して）、生産電力が減少する。

前記インバータ１４０は、前記第１最大電力追従制御器１３０ａ及び第２最大電力追従制御器１３０ｂによって最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御されるＤＣ電源をＡＣ電源に変換する。

前記ＡＣ出力端１５０は、前記インバータ１４０によって変換されるＡＣ電源を出力する。ＡＣ出力端１５０によって出力される定格ＡＣ電源は、発電計量器３００によって計量される。

このように具現することによって、本発明は、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵して接続箱機能を具現することができる。

図３は、本発明による３入力太陽光インバータ装置の入力端構造の一実施形態の構成を示す斜視図である。図３に示したように、前記第２ＤＣ入力端１１０ｂと第３ＤＣ入力端１１０ｃは、平行に配され、第１ＤＣ入力端１１０ａは、交互に配されるように具現されうる。この際、前記２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂが、前記交互に配される第１ＤＣ入力端１１０ａの前端に配されるように具現されうる。

すなわち、本実施形態は、第１ＤＣ入力端１１０ａを第２ＤＣ入力端１１０ｂ及び第３ＤＣ入力端１１０ｃと交互に配置して、ダイオード１２０ａ、１２０ｂの設置空間を確保し、ダイオード１２０ａ、１２０ｂを前記第１ＤＣ入力端１１０ａの前端でハウジングに固定させ、第１最大電力追従制御器１３０ａ及び第２最大電力追従制御器１３０ｂがモジュールされたＰＣＢ基板にリードさせて、ダイオード１２０ａ、１２０ｂを配置するようにしたものである。

本発明の付加的な態様によれば、前記３入力太陽光インバータ装置１００が、保護パッド１６０と固定クリップ１７０とを含みうる。前記保護パッド１６０は、前記第１ＤＣ入力端１１０ａの前端でハウジングに固定され、ＰＣＢ基板にリードされる２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂを保護するためのものであり、前記固定クリップ１７０は、前記保護パッド１６０を押して密着固定させるものであって、例えば、固定クリップ１７０の一端をハウジングと螺合することによって、保護パッド１６０を押して密着固定することによって、ハウジングに固定された２つのダイオード１２０ａ、１２０ｂを保護することができる。

このようにダイオード１２０ａ、１２０ｂをハウジングに固定させ、離隔したＰＣＢ基板にリードを形成することによって、ダイオード１２０ａ、１２０ｂの絶縁距離を確保し、ダイオード１２０ａ、１２０ｂの放熱が発生するハウジングからダイオードリード端子を離隔させることができる。

図４は、本発明による３入力太陽光インバータ装置の適応的な入力端選択を説明する図面である。例えば、第１ＤＣ入力端１１０ａにのみ太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結されるか、第２ＤＣ入力端１１０ｂにのみ太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結されるか、あるいは第１ＤＣ入力端１１０ａと第２ＤＣ入力端１１０ｂとにのみ太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結される場合には、エラーを発生させ、第３ＤＣ入力端１１０ｃに太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結されるか、第３ＤＣ入力端１１０ｃと第２ＤＣ入力端１１０ｂとに太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結されるか、あるいは第３ＤＣ入力端１１０ｃ、第２ＤＣ入力端１１０ｂ、及び第１ＤＣ入力端１１０ａにいずれも太陽光モジュール２００のＤＣ出力端が連結される場合には、有効となるように具現することによって、１入力として使う時は、ダイオードを使わないようにすることによって、ダイオードの損失を除去することができる。

すなわち、太陽光発電の環境を考慮して、ユーザが第３ＤＣ入力端１１０ｃに太陽光モジュール２００のＤＣ出力端を連結するか、第３ＤＣ入力端１１０ｃと第２ＤＣ入力端１１０ｂとに太陽光モジュール２００のＤＣ出力端を連結するか、あるいは第３ＤＣ入力端１１０ｃ、第２ＤＣ入力端１１０ｂ、及び第１ＤＣ入力端１１０ａにいずれも太陽光モジュール２００のＤＣ出力端を連結することによって、１入力、２入力、及び３入力選択することができる。

図５は、本発明による３入力太陽光インバータ装置がモジュールされたＰＣＢ基板の一例を示す図面である。図５を参照すれば、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵させて接続箱機能を具現したことが見られる。

このように具現することによって、本発明は、太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源をそれぞれ入力される多数の入力端をインバータ装置とは別途の接続箱で具現せず、ダイオード及びヒューズをインバータ装置に内蔵させて接続箱機能を具現し、１入力、２入力、及び３入力選択を通じて太陽光モジュールから出力されるＤＣ電源入力を制御することによって、太陽光インバータの効率を向上させることができるので、前記で提示した本発明の目的を果たすことができる。

本発明は、添付図面によって参照される望ましい実施形態を中心に記述されたが、このような記載から後述する特許請求の範囲によって包括される範囲内で、本発明の範疇を外れずに多様な変形が可能であるということは明白である。

本発明は、ＤＣ電源をＡＣ電源に変換するインバータ技術分野及びその応用技術分野に好適に適用可能である。

１００：３入力太陽光インバータ装置
１１０ａ：第１ＤＣ入力端
１１０ｂ：第２ＤＣ入力端
１１０ｃ：第３ＤＣ入力端
１２０ａ、１２０ｂ：ダイオード
１２５ａ、１２５ｂ：ヒューズ
１３０ａ：第１最大電力追従制御器
１３０ｂ：第２最大電力追従制御器
１４０：インバータ
１５０：ＡＣ出力端
１６０：保護パッド
１７０：固定クリップ

Claims (3)

1. 太陽光モジュールの第１グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第１ＤＣ入力端と、
   太陽光モジュールの第２グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第２ＤＣ入力端と、
   太陽光モジュールの第３グループの電池セルのＤＣ出力端と連結される第３ＤＣ入力端と、
   前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との正（＋）入力端にそれぞれ順方向連結される２つのダイオードと、
   前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との正（＋）入力端の共通連結点と直列に連結される１つのヒューズと、
   前記第３ＤＣ入力端の正（＋）入力端と直列に連結される他の１つのヒューズと、
   正（＋）入力端は、前記２つのダイオードと共通連結され、負（−）入力端は、前記第１ＤＣ入力端と第２ＤＣ入力端との負（−）入力端に共通連結される第１最大電力追従制御器と、
   正（＋）入力端は、前記第３ＤＣ入力端の正（＋）入力端と、負（−）入力端は、前記第３ＤＣ入力端の負（−）入力端と連結される第２最大電力追従制御器と、
   前記第１最大電力追従制御器及び第２最大電力追従制御器によって最大電力追従（ＭＰＰＴ）制御されるＤＣ電源をＡＣ電源に変換するインバータと、
   前記インバータによって変換されるＡＣ電源を出力する少なくとも１つのＡＣ出力端と、
   を含んでなることを特徴とする３入力太陽光インバータ装置。
2. 前記第２ＤＣ入力端と第３ＤＣ入力端は、平行に配置し、第１ＤＣ入力端は、交互に配置し、前記ダイオード及びヒューズを使うことによって、接続箱機能を内蔵させたことを特徴とする請求項１に記載の３入力太陽光インバータ装置。
3. 前記３入力太陽光インバータ装置は、
   前記第１ＤＣ入力端の前端でハウジングに固定され、ＰＣＢ基板にリードされる２つのダイオードを保護するための保護パッドと、
   前記保護パッドを押して密着固定させる固定クリップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の３入力太陽光インバータ装置。

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