KR100884853B1 - 솔라 인버터 및 몇몇 솔라 인버터들을 포함하는 광기전성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력단에서 적어도 하나의 광기전성 발전기(SM1-SM3)에 접속되고 출력단에서 전력 시스템(SN), 특히 공용 전력 시스템에 접속될 수 있는 솔라 인버터(M1-M3)에 관한 것이다. 상기 솔라 인버터(M1-M3)는 적어도 하나의 인버터 모듈(WR), 인버터 모듈을 적어도 진단하기 위한 전자 제어 유니트(μC), 및 통신 버스(BUS)에 전자 제어 유니트를 기술적으로 접속하기 위한 버스 인터페이스(BA)를 포함한다. 전자 제어 유니트는 통신 버스의 솔라 인버터 상태 정보(S1-S3) 부분을 주기적으로 출력하기 위한 수단, 통신 버스에 접속된 다른 솔라 인버터들의 상태 정보(SA)를 주기적으로 판독하기 위한 수단, 및 하나 이상의 예상된 추가 상태 정보(SA)가 발생되지 않는 경우 통신 버스에 에러 메시지(F)를 출력하기 위한 수단을 구비한다. 본 발명은 바람직하게 독립된 모니터링 유니트가 요구되지 않는다.

Description

솔라 인버터 및 몇몇 솔라 인버터들을 포함하는 광기전성 장치{SOLAR INVERTER AND PHOTOVOLTAIC INSTALLATION COMPRISING SEVERAL SOLAR INVERTERS}
본 발명은 입력단에서 적어도 하나의 광기전성 발전기에 연결되고 출력단에서 전력 시스템, 특히 공용 전력 시스템에 연결될 수 있고 적어도 하나의 인버터 모듈, 인버터 모듈에서 적어도 진단을 수행하기 위한 전자 제어 유니트, 및 전자 제어 유니트와 통신 버스 사이에서 데이터 처리 접속을 설정하기 위한 버스 인터페이스를 가진 솔라(solar) 인버터에 관한 것이다.
본 발명은 몇몇 솔라 인버터들을 가진 전력 시스템, 특히 공용 전력 시스템에 전력을 공급하기 위한 광기전성 장치에 관한 것이고, 상기 솔라 인버터들에 적어도 하나의 광기전성 발전기가 연결될 수 있다.
광기전성 장치는 예를들어 단상 50 Hz/230V 전압 공급 시스템 또는 삼상 50 Hz/400V 전압 공급 시스템 같은 전력 시스템에 전류를 공급하기 위하여 사용된다. 이를 위하여, 광기전성 장치는 하나 또는 그 이상의 광기전성 발전기들을 가질 수 있고, 광기전성 발전기가 다수의 상호접속된 솔라 셀들을 가질 수 있는 하나 또는 그 이상의 솔라 모듈들로 구성되는 것은 가능하다. 이런 측면에서 솔라 모듈의 솔라 셀들은 일반적으로 "일렬로", 특히 민더(meander) 패턴으로 직렬로 접속된다. 그 다음 광기전성 수단에 의해 생성된 전류는 직류 전압으로 전환하는 하나 또는 그 이상의 솔라 인버터들에 공급되고, 조절되고, 표준화된 시스템 전압으로 공급된다. 이런 형태의 솔라 인버터들은 예를들어 DE 196 42 522 C1에 개시된 단상 구현예들로 공지된다.
게다가, 광기전성 장치는 다수의 접속된 솔라 인버터들의 제어 및 동작 관리를 달성하기 위한 시스템 제어 레벨을 가질 수 있다.
광기전성 장치들과 관련하여, 일반적으로 기술적 장비와 관련한 경우처럼 개별 또는 심지어 다수의 솔라 인버터들이 기술적 결함으로 인해 작동하지 않을 수 있다. 만약 이런 결함이 장치 제어 시스템에 의해 식별되지 않으면, 이것은 수율 손실 및 궁극적으로 상기 광기전성 장치 오퍼레이터에 대한 재정적 손실을 유발한다.
상기된 문제점들을 방지하기 위하여 공지된 방법은 상기 각각의 솔라 인버터들을 모니터하고 임의의 장치의 결함을 신속하게 시그널링 또는 제어 지점에 보고하는 모니터링 장치를 상기 광기전성 장치에 제공하는 것이다. 이런 목적을 위하여, 상기 모니터링 장치는 예를들어 무선 실행 GSM 모듈 같은 캡쳐된 에러 메시지를 전송하기 위한 시그널링 장비에 접속될 수 있다.
다른 기술적 해결책은 PC, 즉 "퍼스널 컴퓨터"를 사용하여 주기적으로 각각의 솔라 인버터들에 응답 지령 신호를 제공하는 것이다. 이런 측면에서 PC 자체는 전화 접속 또는 이더넷 접속에 의해 일반적으로 먼곳에 자리한 임의의 장치들에 접속된다. PC에 대한 특정 소프트웨어 애플리케이션은 규칙적인 간격들에서 개별 솔라 인버터들의 상태를 질문한다. 결함 상황이 발생하는 경우, 상기 광기전성 장치의 오퍼레이트는 적당한 메시지를 수신한다.
기술된 제 1 해결책의 단점은 독립된 모니터링 장치가 제공되어야 한다는 사실이고, 이런 독립된 모니터링 장치의 제공은 광기전성 장치 오퍼레이터에 대한 부가적인 투자를 나타낸다.
제 2 해결책의 단점은 특정 소프트웨어 애플리케이션을 가진 부가적인 PC가 상기 광기전성 장치상에서 규칙적인 검사를 수행할 필요가 있다는 사실이다.
US 6 362 540 B1은 모니터링 장치외에 만약 결함이 모니터링 장치에서 발생하면 모니터링 기능을 이어받는 부가적인 PC를 가지는 시스템을 개시한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기된 부가적인 모니터링 장치들을 요구하지 않는 솔라 인버터 및 또한 광기전성 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 입력단에서 적어도 하나의 광기전성 발전기에 접속되고 출력단에서 전력 시스템에 접속될 수 있고 적어도 하나의 인버터 모듈, 상기 적어도 인버터 모듈의 진단을 수행하기 위한 전자 제어 유니트, 및 전자 제어 유니트와 통신 버스 사이에 데이터 처리 접속을 설정하기 위한 버스 인터페이스를 가진 솔라 인버터로 달성된다.
본 발명에 따라, 전자 제어 유니트는 통신 버스상에 각각의 솔라 인버터 상태 정보를 주기적으로 출력하기 위한 수단, 통신 버스에 접속된 다른 솔라 인버터들의 상태 정보를 주기적으로 판독하는 수단, 및 또한 하나 이상의 예상되는 상기 다른 솔라 인버터들의 상태 정보가 존재하지 않는 경우 통신 버스상에 에러 메시지를 출력하는 수단을 가진다.
통신 버스에 접속되는 다수의 솔라 인버터들의 상호 모니터링은 지금 주기적 시그널링을 더 이상 수행할 수 없는 결함있는 솔라 인버터의 신속한 검출을 수행하게 한다. 결과적으로 독립된 모니터링 유니트는 바람직하게 필요없게 될 수 있다.
가장 간단한 경우, 상태 정보는 각각의 인버터 모듈이 적당하게 작동하는지 아닌지 여부를 나타내는 1 비트 정보를 포함할 수 있다. 게다가, 그 시간에 입력단에서 인버터 모듈로 흐르는 솔라 직류 전류, 접속된 광기전성 발전기에 인가된 전압, 및 그 시간에 전력 시스템에 공급되는 시스템 전류는 예를들어 주기적으로 통신 버스상 데이터 값으로서 출력될 수 있다.
제 1 실시예에서, 솔라 인버터는 단일 버스 어드레스를 가져서, 그 결과 상기 솔라 인버터는 버스 인터페이스에 의해 직접적으로 어드레스될 수 있다. 결과적으로, 각각의 개별 솔라 인버터는 예를들어 광기전성 장치를 작동시키는 환경으로 파라미터화되고 구성될 수 있다. 이것은 예를들어 작동 동안 통신 버스에 접속된 이동 진단 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 솔라 인버터의 전자 제어 유니트는 통신 버스상에 상태 정보 및 또한 솔라 인버터의 유일한 버스 어드레스를 주기적으로 출력하는 수단을 가진다.
결과적으로, 바람직하게 지금 더 이상 시그널링하지 않는 솔라 인버터는 결함 및 대응하는 에러 메시지가 전송된 경우 버스 어드레스에 의해 할당될 수 있다.
또한 바람직하게 각각의 솔라 인버터들의 신뢰할 수 없는 상태 정보가 존재하는 경우 에러 메시지가 전송되는 것은 가능하다. 이런 에러 메시지는 예를들어, 만약 모든 다른 솔라 인버터들이 거의 동일한 공급 전력을 가지며, 즉 예를들어, 각각의 경우 최대 가능한 공급 전류와 거의 동일한 퍼센트 값을 가지며, 예를들어 다른 솔라 인버터가 동일성 비교에 의해 낮은 솔라 전류를 보고하거나 아예 보고하지 않는다면 발생할 수 있다. 그 원인은 예를들어 광기전성 발전기의 솔라 모듈 결함, 광기전성 발전기에 대한 공급 라인들의 불연속 도전체 또는 솔라 모듈 또는 작은 수의 솔라 모듈들의 중요한 오염일 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 제어 유니트는 통신 버스에 의해 주기적으로 신호하는 다른 솔라 인버터들의 각각의 버스 어드레스들을 저장하기 위하여 RAM 또는 EEPROM 메모리 같은 전자 메모리를 가진다. 이를 위하여, 주기적으로 신호하는 모든 솔라 인버터들의 버스 어드레스들의 캡쳐는 예를들어 광기전성 장치의 작동 또는 업그레이드 동안 예를들어 1분 같은 특정 시간 길이 동안 수행될 수 있다. 그 다음 이들 버스 어드레스들은 리스트 형태로 상기된 전자 메모리에 저장될 수 있다. 하나의 솔라 인버터가 결함을 가지는 경우, 이 버스 어드레스는 비교에 의해 결정될 수 있다.
일실시예에 따라, 통신 버스상에 상태 정보를 주기적으로 출력하기 위한 주기 시간 및/또는 추가 상태 정보들의 주기적 판독을 달성하기 위한 주기 시간은 조절될 수 있다. 이들 값들은 예를들어 작동중에 전자 제어 유니트의 전자 메모리에 저장될 수 있다. 상기 주기 시간들은 예를들어 몇초 내지 몇분 정도이고, 그 결과 에러 메시지는 여전히 신속하게 전송될 수 있다. 만약 주기 시간이 작동 동안 할당되지 않으면, 저장된 디폴트 시간이 사용된다.
전자 제어 유니트는 특히 마이크로제어기를 포함한다. 이런 측면에서 어느 정도까지 이런 형태의 마이크로제어기들은 상기된 버스 어드레스들을 저장할 수 있는 집적된 전자 메모리를 가진다. 또한, 마이크로제어기에서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램을 사용하여 제어 및 조절 모두를 수행하고, 또한 상기 마이크로제어기에 접속된 인버터 모듈에 대한 진단을 수행하는 것이 가능하다. 공지된 마이크로제어기들은 여러 구조들중에서 아날로그 및 디지털 입력 및 출력 채널들을 가진다. 입력 채널들을 사용함으로써, 바람직하게, 접속된 광기전성 발전기 및/또는 전력 시스템의 전류 및 전압 같은 전기 입력 변수들은 직접적으로 매칭 회로에 의해 판독되고 처리될 수 있다.
마이크로제어기들은 이미 집적된 버스 인터페이스를 가진다. 가장 간단한 경우에서, 상기 마이크로제어기들은 예를들어 "직렬 포트 인터페이스"인 소위 SPI 포트를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 버스 인터페이스는 예를들어 CAN 버스, LAN, RS232 버스, RS485 버스 또는 USB와 통신하도록 설계될 수 있다. 이 리스트는 전부가 아니다. 다른 버스 시스템들은 당업자에게 공지되었다.
추가로 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 적어도 하나의 솔라 인버터를 가진 전력 시스템에 전력을 공급하기 위한 광기전성 장치로 달성되고, 상기 인버터에 적어도 하나의 광기전성 발전기가 접속될 수 있다.
특정 실시예에서, 광기전성 장치는 통신 버스와 데이터 처리 접속을 달성하기 위한 버스 인터페이스, 솔라 인버터로부터 발생하는 에러 메시지를 수신하는 수단, 및 시그널링 또는 제어 포인트에 에러 메시지를 전송하기 위한 수단을 포함하는 전자 시그널링 모듈을 가진다.
이런 목적을 위하여, 시그널링 모듈은 예를들어 GSM 및/또는 UMTS 트랜스시버 모듈, 전화 네트워크에 접속하는 모뎀 또는 "로컬 영역 네트워크", 즉 LAN에 접속하기 위한 게이트웨이를 가질 수 있다.
이것은 첫째 각각의 솔라 인버터들을 모니터링하기 위하여 요구된 전자 구성요소들 및 기능 어셈블리들이 요구되지 않기 때문에 시그널링 모듈이 극히 컴팩트하게 구현될 수 있다는 큰 장점을 가진다. 또한 상기 모듈이 주기적으로 각각의 솔라 인버터들에 의해 전송되는 상태 정보를 제공하기 위한 전자 디스플레이를 가지는 방식으로 시그널링 모듈을 형성하는 것이 가능하다. 만약 시그널링 모듈이 부가적으로 입력 키들을 가지면, 디스플레이될 다른 상태 정보들은 선택될 수 있다.
광기전성 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 시그널링 모듈은 각각의 솔라 인버터들로부터 수신된 에러 메시지를 대응하는 이메일 메시지, 팩스 또는 SMS 텍스트 메시지로 전환하기 위하여, 예를들어 간단한 마이크로제어기 같은 전자 수단을 가진다.
이것은 에러 메시지가 평문으로 신속하고 직접적으로 그 자리에서 신뢰할 수 있는 사람에게 전달될 수 있는 장점을 가진다. 특히 만약 에러 메시지가 평문으로서 이동 전화에 전송되면, 모니터하는 사람이 일반적으로 그/그녀에게 전달하는 것은 바람직하다.
다른 변형에서, 솔라 인버터는 에러 메시지를 이메일 메시지, 팩스 또는 SMS 텍스트 메시지로 직접적으로 전환하는 전자 수단을 가진다.
본 발명은 다음 하나의 도면을 참조하여 예를들어 보다 상세히 설명된다.
도 1은 예를들어 3개의 광기전성 발전기들(SM1-SM3)을 가진 본 발명에 따른 광기전성 장치(PVA)를 도시한다.
간략함을 위하여, 내부 구조는 추가로 상세히 제공되지 않는다. 이 경우 광기전성 발전기들(SM1-SM3)은 각각 하나의 솔라 인버터(M1-M3)에 전력을 제공한다. 도면의 실시예에서, 각각의 솔라 인버터(M1-M3)는 입력 단부에서 광기전성 발전기(SM1-SM3)에 접속되는 인버터 모듈(WR)을 가진다. 이 경우, 솔라 직류 전류는 단상 교류 전압으로 전환된다. 안정성을 위하여, 이 전압은 본 실시예에서 이미 나타난 바와같이, 광기전성 발전기들(SM1-SM3)의 전압 레벨에 관련하여 전위가 없을 수 있다.
도면의 실시예에서, 3개의 솔라 인버터들(M1-M3)은 전력 시스템(SN)에 거의 고른 전력 분배를 달성하기 위하여 전력 시스템(SN)의 각각 하나의 위상(R,S,T)에 전력을 제공한다. 이런 형태의 시스템(SN)은 특히 공용 3상 50Hz/400V 전압 공급 시스템이다. 3개의 전력공급 솔라 인버터들(M1-M3) 모두에 의해 공유되는 중성 도전체는 N으로 표시된다.
각각의 솔라 인버터(M1-M3)는 전자 제어 유니트로서 마이크로제어기(μC)를 가진다. 상기 마이크로제어기는 연관된 인버터 모듈(WR)에 대한 제어, 조절 및 모니터링 및/또는 진단들을 수행하기 위해 전기 접속 리드들에 의해 상기 모듈에 접속된다.
도면의 예에서, 마이크로제어기(μC)는 부가적으로 버스 인터페이스(BA)에 접속된다. 이런 형태의 버스 인터페이스들은 집적 구성요소들로서 얻을 수 있고 각각의 통신 버스에 맞추어질 수 있다.
본 발명에 따라, 마이크로제어기(μC)는 통신 버스(BUS)에 각각의 솔라 인버터(M1-M3)의 상태 정보(S1-S3)를 주기적으로 출력하는 수단을 가진다. 게다가, 마이크로제어기(μC)는 통신 버스(BUS)로부터 상태 정보(SA)를 주기적으로 판독하기 위한 수단을 가지며, 상기 상태 정보(SA)는 인접한 솔라 인버터들(M1-M3) 및/또는 전력을 함께 제공하는 그룹에 속하는 인버터들이 그들의 상태 정보(S1-S3)로서 통신 버스(BUS)에 출력하는 정보이다. 마지막으로, 마이크로제어기(μC)는 만약 다른 솔라 인버터들(M1-M3)의 하나 이상의 예상되는 상태 정보(SA)가 존재하지 않는다면, 통신 버스(BUS)상에 에러 메시지(F)를 출력하는 수단을 가진다.
예를들어 버스 어드레스들(AD1-AD3)은 본 도면에 따라 마이크로제어기(μC)의 집적 전자 메모리에 미리 통합된다.
본 발명에 따라, 에러 메시지(F)는 버스 인터페이스(BA)를 통하여 통신 버스(BUS)와 데이터 처리 접속을 가진 시그널링 모듈(MM)에 전송된다. 본 도면의 실시예에서, 시그널링 모듈(MM)은 에러 메시지(F)를 전송하기 위하여 적당한 안테나(ANT)를 가진 GSM 트랜스시버 모듈(GSM)을 구비하고, 상기 에러 메시지는 예를들어 서비스 전문가 같은 미리 결정된 수신부(GS)에 SMS("짧은 메시지 서비스") 텍스트 메시지 같은 전자 메시지 형태로, 문자적 또는 그래픽적으로 편집될 수 있다.
GSM을 바탕으로 하는 이런 형태의 시그널링 모듈들(MM)은 또한 상업적인 제품으로서 얻어질 수 있고, 바람직하게 본 발명에 따른 광기전성 장치(PVA)와 독립적으로 개발될 필요가 없다.

Claims (13)

  1. a) 하나 이상의 인버터 모듈(WR),
    b) 상기 하나의 인버터 모듈(WR)을 진단하기 위한 전자 제어 유니트(μC), 및
    c) 상기 전자 제어 유니트(μC) 및 통신 버스(BUS) 사이에 데이터 처리 접속을 설정하기 위한 버스 인터페이스(BA)를 구비하는,
    입력단에서 하나 이상의 광기전성 발전기(SM1-SM3)에 접속되고 출력단에서 전력 시스템(SN)에 접속될 수 있는 솔라 인버터(M1-M3)로서,
    상기 전자 제어 유니트(μC)는 통신 버스(BUS)에 솔라 인버터(M1-M3)의 상태 정보(S1-S3)를 주기적으로 출력하기 위한 수단, 통신 버스(BUS)에 접속된 다른 솔라 인버터들(M1-M3)의 상태 정보(SA)를 주기적으로 판독하기 위한 수단, 및 하나 이상의 예상되는 추가 상태 정보(SA)가 존재하지 않는 경우 통신 버스(BUS)에 에러 메시지(F)를 출력하기 위한 수단을 가지는,
    솔라 인버터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔라 인버터(M1-M3)는 단일 버스 어드레스(AD1-AD3)를 가지는,
    솔라 인버터.
  3. 제 2 항에 있어서, 솔라 인버터(M1-M3)의 상태 정보(S1-S3) 및 단일 버스 어드레스(AD1-AD3)를 통신 버스(BUS)에 주기적으로 출력하기 위한 전자 제어 유니트(μC) 수단을 더 가진,
    솔라 인버터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전자 제어 유니트(μC)는 통신 버스(BUS)에 의해 주기적으로 신호하는 다른 솔라 인버터들(M1-M3)의 버스 어드레스들(AD1-AD3)을 저장하기 위한 전자 메모리를 가진,
    솔라 인버터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 통신 버스(BUS)에 상태 정보(S1-S3)를 주기적으로 출력하기 위한 주기 시간 및 추가 상태 정보(SA)들을 주기적으로 판독하기 위한 주기 시간, 또는 통신 버스(BUS)에 상태 정보(S1-S3)를 주기적으로 출력하기 위한 주기 시간 또는 추가 상태 정보(SA)들을 주기적으로 판독하기 위한 주기 시간은 조절될 수 있는,
    솔라 인버터.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 유니트(μC)는 마이크로제어기인,
    솔라 인버터.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 버스 인터페이스(BA)는 CAN 버스, LAN, RS232 버스, RS485 버스 또는 USB 같은 통신 버스들(BUS)중 하나와 통신하도록 구현되는,
    솔라 인버터.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 솔라 인버터(M1-M3)를 가진 전력 시스템(SN)에 전력공급을 위한 광기전성 장치(PVA)로서,
    상기 솔라 인버터에 하나 이상의 광기전성 발전기(SM1-SM3)가 접속될 수 있는,
    광기전성 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    a) 통신 버스(BUS)와 데이터 처리 접속을 설정하기 위한 버스 인터페이스(BA),
    b) 솔라 인버터(M1-M3)로부터 발생하는 에러 메시지(F)를 수신하기 위한 수단, 및
    c) 시그널링 지점(GS)에 에러 메시지(F)를 전송하기 위한 수단을 가진 전자 시그널링 모듈(MM)을 가진,
    광기전성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시그널링 모듈(MM)은 GSM 및 UMTS 트랜스시버 모듈(GSM), 또는 GSM 또는 UMTS 트랜스시버 모듈(GSM)을 가진,
    광기전성 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 시그널링 모듈(MM)은 전화 네트워크에 접속하기 위한 모뎀을 가진,
    광기전성 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 시그널링 모듈(MM)은 로컬 영역 네트워크(LAN)에 접속하기 위한 게이트웨이를 가진,
    광기전성 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 에러 메시지(F)는 시그널링 모듈(MM)에 의해 대응하는 이메일 메시지, 팩스 또는 SMS 텍스트 메시지로 전환될 수 있는,
    광기전성 장치.
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