KR100888021B1 - 태양 광 발전시스템의 상태표시장치 - Google Patents

태양 광 발전시스템의 상태표시장치 Download PDF

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Abstract

태양 광 발전시스템에서 전원 낭비를 방지하면서 퓨즈(FUSE) 단선 상태를 정확하게 표시하도록 한 태양 광 발전시스템의 상태표시장치가 개시된다.
개시된 태양 광 발전시스템의 상태표시장치는, 광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 다수의 태양전지모듈과; 상기 다수의 태양전지모듈에 의해 변환된 직류 전압을 집진하여 후단의 인버터에 제공하되, 내부의 퓨즈가 단선 된 경우에 상기 태양전지모듈에 의해 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈의 상태를 시각적으로 표시해주는 태양 광 접속단자함을 포함하여 구현됨으로써, 태양전지모듈이 다량으로 설치된 태양 광 발전 시스템에서도 단선된 퓨즈를 식별하는 데 용이함을 제공해주며, 퓨즈 상태를 표시하기 위해서 별도로 전력을 소모하지 않으므로, 태양 광 발전 시스템의 기본 기능을 충실히 수행하게 된다.
태양 광 발전 시스템, 퓨즈, 상태표시, 잉여전력

Description

태양 광 발전시스템의 상태표시장치{Apparatus for state indication in solar generation of electric power system}
본 발명은 태양 광 발전시스템에서 전원 낭비를 방지하면서 퓨즈(FUSE) 단선 상태를 정확하게 표시하도록 한 태양 광 발전시스템의 상태표시장치에 관한 것이다.
국제적인 지구환경 문제, 국민 생활 수준의 향상으로 인한 전력소비량 증대 및 전력산업의 구조개편 등 국내외의 다변화에 대응하여 선진국은 물론 국내에서도 대체에너지 즉, 신 에너지 전원의 개발에 박차를 가하고 있으며, 일부는 실용화되고 있는 실정이다. 현재, 태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전, 바이오, 폐기물, 태양열발전, 소형열병합발전 등의 신 에너지 전원 시스템은 선진국은 물론이거니와 국내에서도 개발중이거나 실용화 추진 중에 있다.
그 중 태양광발전 시스템은 태양으로부터 입사되는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 수집하고, 수집된 전기에너지를 저장하는 한편, 수집단계에서 직류로 변환된 전기에너지를 교류에너지로 변환시켜 변압기 등에 공급하게 된다.
이러한 태양광발전 시스템은 입사되는 태양 광을 수집하는 집광판이 다수 개 구비되며, 이러한 집광판에 태양광발전 장치가 구비되는 것이 보통인데, 이때, 각 태양광발전 장치는 예기치 못한 급격한 전압이 발생하여 회로를 손상시킬 수 있다.
따라서 이러한 회로 손상을 방지하기 위해서 태양광발전 시스템에는 퓨즈(FUSE)가 구비되는데, 이러한 퓨즈는 집광판에 대응하게 구비된다.
도 1은 종래 태양광발전 시스템에서 퓨즈의 상태를 표시해주는 장치의 일 예를 보인 것으로서, 태양전지모듈(10), 태양 광 접속단자함(20), 인버터(30) 및 변압기(40)로 구성된다.
태양전지모듈(10)은 집광판을 통해 입사되는 광 에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하게 되고, 태양 광 접속단자함(20)은 상기 태양전지모듈(10)과 접속되어 역 전류를 방지하고 퓨즈의 상태를 외부에 표시하는 기능을 수행한다.
이러한 태양 광 접속단자함(20)은 정격 전압 이상의 급격한 전압이 유입될 경우 과전압에 의해 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위해 각각의 태양전지모듈(10)에 일대일 대응하게 구성된 다수의 퓨즈(F1 ~ Fn), 다수의 퓨즈(F1 ~ Fn)를 통한 직류 전류가 역으로 흘러가는 것을 방지하기 위한 다수의 역 전류 방지 다이오드(D1 ~ Dn), 상기 다수의 퓨즈(F1 ~ Fn)와 다수의 역 전류 방지 다이오드(D2)의 사이에 개재되어 퓨즈(F1 ~ Fn)의 상태를 시각적으로 표시해주는 다수의 저항(R1 ~ Rn) 및 발광다이오드(LED1 ~ LEDn)로 구성된다.
인버터(30)는 상기 태양 광 접속단자함(20)을 통해 공급되는 직류 전압을 소정의 교류전압으로 변환하는 기능을 수행하고, 변압기(40)는 인버터(30)에 의해 공 급되는 교류전압의 레벨을 변환하는 기능을 수행한다.
이와 같이 구성된 종래의 태양광발전 시스템에서의 퓨즈 상태 표시장치는, 다수개 구비된 태양전지모듈(10)에 의해 각각 발생한 직류 전압이 태양 광 접속단자함(20)에 입력된다.
태양 광 접속단자함(20)에는 각각의 태양전지모듈(10)에 대응하여 퓨즈(F1), 역 전류 방지 다이오드(D1), 저항(R1) 및 발광다이오드(LED1)로 이루어진 장치가 결합하는 데, 이러한 장치는 과전압에 의해 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위한 보호 기능과 퓨즈 단선시 이를 외부에 표시해주는 퓨즈 상태 표시 기능을 수행한다.
예를 들어, 태양전지모듈(10)에서 출력되는 전압이 과전압일 경우 퓨즈(F1)가 단선되어 후단으로 과전압이 유입되는 것을 차단함으로써 후단 회로를 보호하게 된다. 이와는 달리 입력 전압이 과전압이 아닐 경우에는 퓨즈(F1)가 정상 상태이므로 역 전류 방지 다이오드(D1)는 해당 직류 전압을 인버터(30)에 전달하게 된다.
이후 인버터(30) 및 변압기(40)의 동작은 일반적인 태양 광 발전시스템에서의 인버터 및 변압기의 동작과 동일하게 동작하므로, 해당 분야에 종사하는 종사자라면 자명한 사실이므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 퓨즈 상태 표시 기능을 수행하는 저항(R1) 및 발광다이오드(LED1)는 상기 퓨즈(F1)의 상태가 정상적이고, 광 에너지가 전기에너지로 변환되어 공급되는 경우 발광을 하여 외부에 퓨즈가 정상적인 상태임을 표시해주게 된다.
이와는 달리 태양전지모듈이 동작을 하지 않거나 퓨즈가 단선된 경우에는 소 등하여 퓨즈가 단선된 상태임을 시각적으로 표시해주게 된다.
여기서 보호 기능 및 상태 표기 기능을 수행하는 상기 장치(퓨즈, 역 전류 방지 다이오드, 저항, 발광다이오드)는 하나의 태양전지모듈에 대응하게 구성되므로, 태양전지모듈이 다수이면 그에 대응하게 상기 장치도 다수로 구현된다.
그러나 이러한 종래의 태양 광 발전 시스템은, 태양 광 발전이 이루어지고 퓨즈의 상태가 정상적일 경우에는 퓨즈의 상태를 외부에 표시해주는 발광다이오드가 항상 점등되어 있으므로, 전력을 낭비하는 단점이 있다.
아울러 종래의 태양 광 발전시스템은, 태양전지모듈의 개수에 대응하게 표시장치가 구현되므로, 태양전지모듈의 개수가 대량일 경우 상대적으로 표시장치도 대량으로 구현되어야 하므로, 소비 전력 낭비가 증대되어 에너지 절약 차원에 반하는 역기능을 수행하는 단점이 있다.
또한, 퓨즈가 정상적일 경우 발광다이오드를 점등시켜 퓨즈의 상태를 표시해주는 방식이므로, 퓨즈를 많이 사용하는 경우 어느 하나의 퓨즈가 단선 된 경우에는 그 단선 된 퓨즈를 식별하기가 어려운 단점도 있다. 예를 들어, 퓨즈가 50개 존재하고, 그 중 어느 하나만 단선 된 것이라고 가정을 하면, 실질적으로 49개의 발광다이오드는 점등되는 상태이므로 소등된 하나의 발광다이오드만을 식별하기에는 세밀한 관찰이 필요하다는 단점을 유발한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 태양 광 발전시스템의 단점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양 광 발전시스템에서 전원 낭비를 방지하면서 퓨즈(FUSE) 단선 상태를 정확하게 표시하도록 한 태양 광 발전시스템의 상태표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 퓨즈가 정상적인 상태에서는 전원 소모를 하지 않고, 퓨즈가 단선 된 경우에만 잉여 전원으로 점등하여 퓨즈의 상태를 표시해주는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 퓨즈가 단선 된 경우에만 점등되어 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해줌으로써, 퓨즈의 상태 식별력을 향상시키도록 한 태양 광 발전시스템의 상태표시장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "태양 광 발전시스템의 상태표시장치"는,
광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 다수의 태양전지모듈과;
상기 다수의 태양전지모듈에 의해 변환된 직류 전압을 집진하여 후단의 인버터에 제공하되, 내부의 퓨즈가 단선 된 경우에 상기 태양전지모듈에 의해 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈의 상태를 시각적으로 표시해주는 태양 광 접속단자함을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 태양 광 접속단자함은,
정격 전압 이상의 과도 전압이 유입될 경우 과전압에 의해 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위한 다수의 퓨즈와;
상기 퓨즈를 통한 직류 전류가 역으로 흘러가는 것을 방지하기 위한 다수의 역 전류 방지 다이오드와;
상기 퓨즈가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈에서 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 다수의 퓨즈 상태 표시부를 포함한다.
상기에서, 퓨즈 상태 표시부는,
상기 퓨즈에 병렬로 접속된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 퓨즈 상태 표시부는,
상기 퓨즈가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈에서 공급되는 잉여전력을 후단에 공급해주는 저항과;
상기 저항에 의해 공급되는 전력으로 점등하여 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 발광다이오드를 포함한다.
상기에서, 퓨즈 상태 표시부는,
상기 퓨즈가 정상적일 경우에는 저항에 의해 공급되는 전류가 최소화되어 상기 발광다이오드가 소등되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 태양 광 발전시스템에서 전원 낭비를 방지하면서 퓨즈(FUSE) 단선 상태를 정확하게 표시할 수 있는 장점이 있다.
또한, 퓨즈가 정상적인 상태에서는 전원 소모를 하지 않고, 퓨즈가 단선 된 경우에만 잉여 전원으로 점등하여 퓨즈의 상태를 표시해줄 수 있는 장점이 있다.
또한, 퓨즈가 단선 된 경우에만 점등되어 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해줌으로써, 퓨즈의 상태 식별력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 "태양 광 발전시스템의 상태표시장치"의 구성을 보인 회로도로서, 태양전지모듈(10), 태양 광 접속단자함(50), 인버터(30) 및 변압기(40)로 구성된다.
여기서 태양전지모듈(10), 인버터(30) 및 변압기(40)에 대한 기능, 작용 효과는 주지한 도 1의 종래 태양 광 발전시스템에 기재된 동일한 부호의 구성과 동일하므로, 이하에서는 해당 부분의 구체적인 설명을 생략한다.
태양 광 접속단자함(50)은 다수의 태양전지모듈(10)에 의해 변환된 직류 전압을 집진하여 후단의 인버터(30)에 제공하되, 내부의 퓨즈가 단선 된 경우에 상기 태양전지모듈(10)에 의해 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈의 상태를 시각적으로 표시해주는 기능을 수행한다.
이러한 태양 광 접속단자함(50)은, 정격 전압 이상의 과도 전압이 유입될 경우 과전압에 의해 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위한 다수의 퓨즈(F1 ~ Fn)와; 상기 퓨즈(F1 ~ Fn)를 통한 직류 전류가 역으로 흘러가는 것을 방지하기 위한 다수의 역 전류 방지 다이오드(D1 ~ Dn)와; 상기 퓨즈(F1 ~ Fn)가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈(10)에서 공급되는 잉여전력으로 구동하여 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 다수의 퓨즈 상태 표시부(51 ~ 50+n)를 포함한다.
여기서 태양 광 접속단자함(50) 내의 보호와 표시 기능을 수행하는 장치(퓨즈, 역 전류 방지 다이오드, 퓨즈 상태 표시부)는 태양전지모듈(10)의 개수와 대응하는 개수로 구현되는 것이 바람직하며, 각각의 장치는 동일한 구성과 동일한 작용 효과를 갖으므로, 이하에서는 대표적으로 하나의 장치에 대해서만 설명한다.
상기 퓨즈 상태 표시부(51)는, 상기 퓨즈(F1)에 병렬로 접속되며, 상기 퓨즈(F1)가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈(10)에서 공급되는 잉여전력을 후단에 공급해주는 저항(R51)과; 상기 저항(R51)에 의해 공급되는 전력으로 점등하여 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 발광다이오드(LED51)를 포함한다.
주지한 퓨즈 상태 표시부(51)는, 상기 퓨즈(F1)가 정상적일 경우에는 저항(R51)에 의해 공급되는 전류가 최소화되어 상기 발광다이오드(LED51)가 소등되도록 동작한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 태양전지모듈(10)에서 출력되는 전압이 과 전압이 아닐 경우 태양 광 접속단자함(50)의 퓨즈(F1)는 단선 되지않으며, 이로 인해 태양전지모듈(10)에서 출력되는 전압은 역 전류 방지 다이오드(D1)를 통해 인버터(30)에 정상적으로 공급된다.
이때, 상기 퓨즈(51)의 병렬로 접속된 퓨즈 상태 표시부(51)의 저항(R51)으로는 전류가 흐르지만, 부하(30)가 정상적으로 동작하는 상태에서는 대부분의 전류가 퓨즈(F1) 및 역 전류 방지 다이오드(D1)를 통해 흐르게 되므로, 상기 저항(R51)을 통해 흐르는 전류는 미세 전류가 된다.
따라서 이렇게 흐르는 미세 전류에 의해 실질적으로 발광다이오드(LED51)는 점등되지 않게 된다. 이것은 실험을 통해 저항(R51)의 값(저항치)을 설정하는 것으로서 간단하게 구현할 수 있다.
결론적으로, 퓨즈(F1)가 정상상태일 경우에는 퓨즈 상태를 표시해주는 발광다이오드가 점등되지 않아 불필요한 전력의 낭비를 방지하게 된다.
다음으로, 태양전지모듈(10)에서 출력되는 전압이 과도한 전압, 즉, 과전압일 경우 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위해서 퓨즈(F1)가 단선 된다. 여기서 퓨즈(F1)는 과전압 이외의 다른 방법에 의해서 단선 될 수도 있다.
퓨즈(F1)가 단선되면 태양전지모듈(10)에서 출력되는 전압은 퓨즈 상태 표시부(51)로 흐르게 되고, 저항(R51)을 통해 일정량 이상의 전류가 발광다이오드(LED51)로 공급되어 발광다이오드(LED51)가 점등되며, 이로써 외부에 시각적으로 퓨즈가 단선된 것임을 알리게 된다. 즉, 퓨즈(F1)가 단선된 경우에는 별도의 전원을 사용하지 않고, 태양전지모듈(10)에서 공급되는 잉여전력으로만 발광다이오 드(LED51)를 점등시킬 수 있으므로, 전원 낭비를 방지할 수 있다.
관리자는 발광다이오드(LED51)의 점등 여부만으로도 용이하게 퓨즈의 단선을 식별할 수 있으며, 이러한 장점에 의해 부가적으로 퓨즈의 상태를 검사하는 시간도 단축할 수 있는 효과가 있다.
결론적으로, 태양전지모듈이 다량으로 설치된 태양 광 발전 시스템에서 기존과 같이 퓨즈가 정상적이면 발광다이오드를 통해 이를 알려주는 방식일 채택하게 되면 어느 하나의 퓨즈만 단선된 경우 이를 식별하기 어려운 단점이 발생하나, 본 발명은 퓨즈가 단선된 경우에만 발광다이오드를 점등시켜주는 방식이므로 단선된 퓨즈를 식별하는 데 용이함을 제공해주게 되는 것이다.
또한, 기존에는 퓨즈 상태를 표시하기 위해서 별도로 전력을 소모하게 되므로, 태양 광 발전 시스템의 기본 기능을 역행하는 단점을 초래하였으나, 본 발명에서는 퓨즈 상태를 표시하기 위해서 별도로 전력을 소모하지 않으므로, 태양 광 발전 시스템의 기본 기능을 충실히 수행하는 장점도 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상 상술한 본 발명은 태양 광 발전 시스템에서 전력 낭비를 방지하면서도 퓨즈의 상태를 정확하게 표시해줄 수 있음은 물론 전력을 이용하여 특정 기기의 상태를 표시해주는 모든 표시장치 기술에 확대 적용이 가능하다.
도 1은 종래 태양 광 발전시스템의 개략적인 구성을 보인 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 태양 광 발전시스템의 상태표시장치 구성을 보인 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10… 태양전지모듈
30… 인버터
40… 변압기
50… 태양 광 접속단자함
F1… 퓨즈
D1… 역 전류 방지 다이오드
51… 퓨즈 상태 표시부

Claims (5)

  1. 태양 광 발전시스템에 있어서,
    광 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 다수의 태양전지모듈과;
    상기 다수의 태양전지모듈에 의해 변환된 직류 전압을 집진하여 후단의 인버터에 제공하되, 내부의 퓨즈가 단선 된 경우에 상기 태양전지모듈에 의해 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈의 상태를 시각적으로 표시해주는 태양 광 접속단자함을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태양 광 접속단자함은,
    정격 전압 이상의 과도 전압이 유입될 경우 과전압에 의해 후단 회로가 파손되는 것을 방지하기 위한 다수의 퓨즈와;
    상기 퓨즈를 통한 직류 전류가 역으로 흘러가는 것을 방지하기 위한 다수의 역 전류 방지 다이오드와;
    상기 퓨즈가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈에서 공급되는 잉여전력으로 구동하여 상기 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 다수의 퓨즈 상태 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 퓨즈 상태 표시부는,
    상기 퓨즈에 병렬로 접속된 것을 특징으로 하는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 퓨즈 상태 표시부는,
    상기 퓨즈가 단선 된 경우 상기 태양전지모듈에서 공급되는 잉여전력을 후단에 공급해주는 저항과;
    상기 저항에 의해 공급되는 전력으로 점등하여 퓨즈 단선을 시각적으로 표시해주는 발광다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 퓨즈 상태 표시부는,
    상기 퓨즈가 정상적일 경우에는 저항에 의해 공급되는 전류가 최소화되어 상기 발광다이오드가 소등되는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전시스템의 상태표시장치.
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