KR100809482B1 - 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템 - Google Patents

3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 여러 개의 태양전지를 직렬로 연결할 경우에 차단기 1대로 허용전압을 상승시킬 수 있는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템은, 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 직류전압으로 변환하는 복수 개의 태양전지; 상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 부하에 공급하는 전력변환장치; 및 상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 상기 전력변환장치로 전달하되, 허용전압을 초과하면 상기 태양전지로부터 전력변환장치에 전달되는 직류전압을 차단하되, 3개의 상 중에서 어느 2개의 상 또는 3개의 상이 직렬로 연결된 3상 차단기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070107536
3상 차단기, 태양광 발전, 태양전지, 허용전압, 직류전압

Description

3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템{Solar photovoltatic generation system with three phase circuit breaker}
본 발명의 일 측면은 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 여러 개의 태양전지를 직렬로 연결할 경우에 차단기 1대로 허용전압을 상승시킬 수 있는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
1970년대에 들어 두 차례 석유파동을 거치면서 석유자원의 제한된 부존량과 지역 편중성에 따른 위기를 극복하기 위하여, 석유를 대체할 수 있는 새로운 미래에너지원으로서의 지상용 태양광 발전시스템이 선진국을 중심으로 개발되기 시작하였다. 그 결과, 상용 전원의 송전이 불가능한 외딴 지역의 전원 또는 휴대용, 군사용 전원 등 특수한 용도로 개발되고 있다.
이러한 태양광 발전시스템은 태양에너지를 전기에너지로 바꾸어 이를 사용하고자하는 부하에 공급함으로써 이루어지는데, 도 1과 같이 구성될 수 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템은, 태양전지(10), 차단기(20) 및 전력변환장치(30)를 포함한다.
태양전지(10)는 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 수집하는데, 몇 개의 태양전지(10)를 직렬로 연결하여 높은 전압을 발생시킨다.
3상 차단기(이하, 3상 차단기를 차단기라 한다. 30)는 태양전지(10)와 전력변환장치(30)의 접속구간에 설치되어 태양전지(10)로부터 전력변환장치(30)에 전달되는 전압이 허용전압을 초과하게 되면 이를 차단한다.
전력변환장치(20)는 태양전지(10)에 의해 직류로 변환된 전기에너지를 교류에너지로 변환시켜 부하(40)에 공급하는데, 인버터가 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 태양광 발전 시스템에서 태양전지(10)는 모듈로 구성되어 각각의 태양전지(10)에서 24~36V의 전압을 발생시킨다. 태양전지(10)는 직렬로 연결되어 있기 때문에 모듈로 구성된 태양전지(10) 전체에서 발생하는 전압은 각각의 태양전지(10)에서 발생하는 전압의 합이 되어 태양전지(10)의 개수만큼 비례하여 증가하게 된다. 이때, 각각의 태양전지(10)에서 발생하는 전압의 합이 차단기(30) 1대의 허용전압인 250V를 초과하게 되면, 차단기(20)가 이를 차단하게 된다. 따라서, 태양전지(10)에서 발생된 전압을 전력변환장치(30)로 전달하기 위해서는 높은 허용전압이 필요하다.
그러나, 지금까지는 차단기(20) 1대로 허용전압을 상승시킬 수 있는 방안을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 일 측면은, 여러 개의 태양전지를 직렬로 연결할 경우에 차단기 1대로 허용전압을 상승시킬 수 있는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 직류전압으로 변환하는 복수 개의 태양전지; 상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 부하에 공급하는 전력변환장치; 및 상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 상기 전력변환장치로 전달하되, 허용전압을 초과하면 상기 태양전지로부터 전력변환장치에 전달되는 직류전압을 차단하되, 3개의 상 중에서 어느 2개의 상 또는 3개의 상이 직렬로 연결된 3상 차단기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 여러 개의 태양전지를 직렬로 연결할 경우에 차단기 1대로 허용전압을 상승시킬 수 있기 때문에, 하나의 모듈로 직렬 연결되는 태양전지의 개수를 증가시켜 태양광 발전량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3상 차단기(이하, 3상 차단기를 차단기라 한다.)가 설치된 태양광 발전 시스템은 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180), 접속함(200), 전력변환장치(300)를 포함한다.
태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)는 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 직류전압으로 변환하는데, 복수 개의 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)가 직렬로 연결되어 모듈을 구성하고 있다. 각각의 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)는 각각 26.9V의 직류전압과 7.44A의 직류전류를 발생시키므로, 복수 개의 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)의 직류전압의 합은 484,2V가 된다.
접속함(200)에는 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)에서 변환된 직류전압을 전력변환장치(300)로 전달하는 장치들이 내장되어 있는데, 퓨즈 (210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280), 다이오드(215, 225, 235, 245, 255, 265, 275, 285) 및 차단기(290)를 내장하고 있다.
퓨즈(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)는 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)에서 전달된 전압과 전류가 정격전압과 정격전류를 초과하게 되면 끊어지게 되어 전력변환장치(300)로 전달되는 전압과 전류를 차단한다. 예를 들어, 600V/15A와 같이 정격전압과 정격전류를 갖는 퓨즈(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)를 설치하여 사용할 수 있다.
다이오드(215, 225, 235, 245, 255, 265, 275, 285)는 퓨즈(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280)를 통과한 전류가 정격전류를 초과하지 않는 범위 내에서 만 전류를 흐르게 하는데, 방열판(미도시) 부착형이 사용될 수 있다. 예를 들어, 15A의 정격전류를 갖는 다이오드(215, 225, 235, 245, 255, 265, 275, 285)를 설치하여 사용할 수 있다.
차단기(290)는 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)에서 변환된 직류전압을 전력변환장치(300)로 전달하되, 허용전압을 초과하면 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)로부터 전력변환장치(300)에 전달되는 직류전압을 차단한다. 차단기(290)의 3상이 연결된 방식은 3개의 상 중에서 어느 2개의 상 또는 3개의 상이 직렬로 연결되어 있다.
전력변환장치(300)는 태양전지(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)에서 변환된 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 부하(400)에 공급한다.
도 3a는 본 발명의 차단기에서 U상과 V상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 차단기에서 U상과 W상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이며, 도 3c는 본 발명의 차단기에서 V상과 W상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
차단기의 2개의 상을 직렬로 연결하는 경우에는 3가지의 방식이 있다. 즉, 도 3a와 같이 출력단자 u를 입력단자 V에 연결하는 방식과, 도 3b와 같이 출력단자 u를 입력단자 W에 연결하는 방식과, 도 3c와 같이 출력단자 v를 입력단자 W에 연결하는 방식이 있다.
상기와 같이 차단기의 2개의 상을 직렬로 연결함으로써, 1개의 상에 걸리는 전압을 배가시켜 허용전압을 높일 수 있게 된다. 1개의 상의 허용전압이 250V인 차 단기의 경우에는 2상을 직렬로 연결하게 되면 허용전압을 500V로 높일 수 있게 된다.
도 4a는 본 발명의 차단기에서 U상, V상, W상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 차단기에서 U상, W상, V상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이며, 도 4c는 본 발명의 차단기에서 V상, U상, W상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
3상 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결하는 경우에도 3가지의 방식이 있다. 즉, 도 4a와 같이 상기 출력단자 u를 입력단자 V에 연결하고 출력단자 v를 입력단자 W에 연결하는 방식과, 도 4b와 같이 출력단자 u를 입력단자 W에 연결하고 출력단자 w를 입력단자 V에 연결하는 방식과, 도 4c와 같이 출력단자 v를 입력단자 U에 연결하고 출력단자 u를 입력단자 W에 연결하는 방식이 있다.
상기와 같이 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결함으로써, 1개의 상에 걸리는 전압을 배가시켜 허용전압을 높일 수 있게 된다. 1개의 상의 허용전압이 250V인 차단기의 경우에는 3상을 직렬로 연결하게 되면 허용전압을 750V로 높일 수 있게 된다. 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결하는 경우에는 2개의 상을 직렬로 연결하는 경우보다 차단기가 허용할 수 있는 전압이 더 높게 됨을 알 수 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 차단기에서 U상과 V상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 차단기에서 U상과 W상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명의 차단기에서 V상과 W상이 직렬로 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 차단기에서 U상, V상, W상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 차단기에서 U상, W상, V상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명의 차단기에서 V상, U상, W상의 순서로 직렬 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 도면부호의 설명>
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 : 태양전지
200 : 접속함
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280 : 퓨즈
215, 225, 235, 245, 255, 265, 275, 285 : 다이오드
290 : 차단기
300 : 전력변환장치
400 : 부하

Claims (7)

  1. 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 직류전압으로 변환하는 복수 개의 태양전지;
    상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 부하에 공급하는 전력변환장치; 및
    상기 태양전지에서 변환된 직류전압을 상기 전력변환장치로 전달하되, 허용전압을 초과하면 상기 태양전지로부터 전력변환장치에 전달되는 직류전압을 차단하되, 3개의 상 중에서 어느 2개의 상 또는 3개의 상이 직렬로 연결된 3상 차단기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 2개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 3상 차단기의 3개의 상 중에서 제1상과 제2상을 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 2개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 3상 차단기의 3개의 상 중에서 제1상과 제3상을 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 2개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 3상 차단기의 3개의 상 중에서 제2상과 제3상을 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 제1상은 제2상과 직렬로 연결하고, 제2상은 제3상과 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 제1상은 제3상과 직렬로 연결하고, 제3상은 제2상과 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3상 차단기의 3개의 상을 직렬로 연결하는 경우에, 상기 제2상은 제1상과 직렬로 연결하고, 제1상은 제3상과 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 3상 차단기가 설치된 태양광 발전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19980087002A (ko) * 1997-05-14 1998-12-05 미따라이 후지오 태양광 발전 장치

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