KR101221667B1 - Switching power supply for current compensation of solar power generator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching power supply for current compensation of a solar generator is provided to efficiently counteract an abnormal operation of a photovoltaic module by detecting the abnormal photovoltaic module to provide a countermeasure. CONSTITUTION: A compensation power generator(100) supplies stable power by switching external power. Multiple group current compensators(200a,200b) switch the generated power and convert the power into different levels of voltage. A controller(300) controls the switching of the group current compensators. [Reference numerals] (100) Compensation power generator; (200a) Group current compensator #1; (200b) Group current compensator #2; (300) Controller; (400) Inverter; (AA) Group current compensator #n

Description

태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치 {Switching Power Supply for Current Compensation of Solar Power Generator}Switching Power Supply for Solar Power Generator {Switching Power Supply for Current Compensation of Solar Power Generator}

본 발명은 태양광 발전용 제어 회로에 관한 것으로 특히 태양전지 모듈의 일부가 고장 등으로 이상 동작하는 경우 발전량이 급격하게 저하되는 현상을 방지하기 위한 전류보상용 스위칭 전원장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control circuit for photovoltaic power generation, and more particularly to a current compensation switching power supply for preventing a phenomenon in which power generation is suddenly lowered when a part of a solar cell module malfunctions due to a failure.

태양광 발전 장치는 태양전지 모듈을 직렬로 연결한 모듈 그룹들을 복수개 병렬로 연결하여 충분한 전압과 전류를 가진 직류 전력을 만들고, 이들을 인버터를 통해 교류로 변환하는 구성을 포함한다. The photovoltaic device includes a configuration in which a plurality of module groups connected in series with a solar cell module are connected in parallel to generate DC power having sufficient voltage and current, and are converted to AC through an inverter.

이러한 태양전지 모듈은 시간이 경과함에 따른 성능의 저하나, 일부 모듈의 이상에 의해서 발전 능력이 저하된다. 직렬 연결된 태양전지 모듈에서 한 개 혹은 단지 일부의 모듈들에 이상이 발생한 경우에도, 그 모듈의 전압의 저하로 인해 해당 모듈 그룹 전체의 정상적인 발전에 장애를 초래하게 된다.Such a solar cell module has a deterioration in performance with time, and a power generation capacity is deteriorated due to abnormality of some modules. Even if one or only some modules in the solar cell module connected in series, the voltage drop of the module will cause a failure in the normal development of the entire module group.

금오공과대학에 의해 2009년08월21일 특허출원 제2009-0077657호로 출원되어 2011년08월31일자 등록된 특허 제1,063,057호인 태양광전지 모듈의 부정합 손실 보상 장치에는 태양광 모듈과 전체 직렬 연결 구조 사이에 직류-직류 변환기를 연결하여 스위칭을 제어함으로써, 그 태양광 모듈의 이상이 발생할 경우 그로 인한 발전량 저하를 보상하는 기술이 개시되어 있다. Patent No. 1,063,057, filed on August 21, 2009, filed by Kum-Og University, and filed as Patent Application No. 2009-0077657, filed on August 31, 2011. By connecting a DC-DC converter to the switching control, a technique for compensating a decrease in power generation caused by an abnormality of the photovoltaic module is disclosed.

그러나 이러한 종래의 방법은 태양광 모듈의 개수만큼의 전압 보상용 전원장치가 필요하기 때문에 회로구성이 복잡하고 높은 비용이 초래된다.
However, this conventional method requires a voltage compensating power supply as many as the number of photovoltaic modules, resulting in complicated circuit construction and high cost.

따라서 본 발명의 목적은 적은 비용으로 태양광 모듈의 이상 동작에 대응할 수 있는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar power generator current compensation switching power supply that can cope with abnormal operation of the solar module at a low cost.

또한 본 발명의 다른 목적은 이상이 발생한 태양광 모듈을 검출하여 대응책을 제공함으로써 효율적으로 태양광 모듈의 이상 동작에 대응할 수 있는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a photovoltaic generator current compensation switching power supply that can efficiently respond to the abnormal operation of the photovoltaic module by providing a countermeasure by detecting a photovoltaic module that has an abnormality.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 단 한 개의 전류보상용 스위칭 전원장치를 사용 하여 태양광 발전 모듈 중 한 개라도 이상이 생긴 경우 해당 직렬 모듈의 전류를 보상하여 고효율의 태양광 발전 모듈을 제어할 수 있는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치를 제공하는데 있다.
In addition, another object of the present invention is to control the highly efficient solar power module by compensating the current of the series module when at least one of the photovoltaic modules using a single current compensation switching power supply. To provide a photovoltaic generator current compensation switching power supply.

일 양상에 따른 직렬 고효율 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치는 직렬 연결된 다수의 태양광 모듈들을 포함하는 모듈 그룹들이 병렬로 연결되어 그 출력이 인버터로 공급된다. 일 양상에 따르면, 전류보상용 스위칭 전원장치는 외부 전원을 스위칭하여 안정된 전원으로 공급하는 보상전력 생성부와, 보상전력 생성부에서 생성된 전원을 스위칭하여 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 연결되는 모듈 그룹에 공급하는 복수의 그룹 전류보상부를 포함할 수 있다. According to an aspect, a series high efficiency photovoltaic generator current compensation switching power supply includes a group of modules including a plurality of solar modules connected in series and connected in parallel so that an output thereof is supplied to an inverter. According to an aspect, the current compensation switching power supply module includes a compensation power generation unit for switching an external power supply to a stable power supply, and a module group connected to the power generation generated by the compensation power generation unit by switching to a different level of voltage. It may include a plurality of group current compensation to supply to.

일 양상에 따르면, 전류보상용 스위칭 전원장치는 각 모듈 그룹들의 출력을 감지하는 그룹 전류 감지센서의 출력으로부터 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상을 감지하면, 그에 따라 해당 모듈 그룹에 보상 전류를 공급하도록 보상전력 생성부 및 해당 모듈 그룹에 연결되는 그룹 전류 보상부의 스위칭을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. According to one aspect, the current compensation switching power supply to detect the abnormality of one or more module groups from the output of the group current sensor for sensing the output of each module group, to supply a compensation current to the corresponding module group accordingly It may include a controller for controlling the switching of the compensation power generation unit and the group current compensation unit connected to the module group.

또 다른 양상에 따르면, 보상전력 생성부는 외부 전원을 스위칭하여 출력하는 풀브릿지(full-bridge) 스위칭부와, 풀브릿지 스위칭부의 출력에 연결되는 1차 코일을 포함할 수 있다. According to another aspect, the compensation power generation unit may include a full bridge switching unit for switching and outputting an external power source, and a primary coil connected to the output of the full bridge switching unit.

또 다른 양상에 따르면, 그룹 전류보상부는 1차 코일과 자기-결합(magnetic coupling)되는 2차 코일과, 2차 코일에 각각 연결되어 출력 전류를 직류로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력을 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 모듈 그룹에 공급하는 강압형 컨버터(BUCK converter)를 포함할 수 있다. According to another aspect, the group current compensator has a secondary coil magnetically coupled with the primary coil, a rectifier connected to the secondary coil to convert the output current into a direct current, and a different level of output of the rectifier. It may include a step-down converter (BUCK converter) to convert the voltage of the supply to the module group.

나아가, 일 양상에 따르면, 제어기는 그룹 전류 감지센서의 출력을 입력받아, 이상이 발생한 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상 전압을 모두 보상하는데 필요한 보상 전압을 보상 전력 생성부가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 메인 제어부와, 각각의 그룹전류 보상부마다 구비되며, 해당 모듈 그룹의 이상 전압을 보상하는 보상 전압을 보상 전력 생성부가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 복수의 그룹 제어부를 포함할 수 있다.
Furthermore, according to one aspect, the controller receives the output of the group current sensing sensor, and controls the switching so that the compensation power generation unit generates a compensation voltage required to compensate for all of the abnormal voltages of one or a plurality of module groups in which an abnormality occurs. The main controller may include a plurality of group controllers provided for each group current compensator and configured to control the switching to generate a compensation voltage for compensating for an abnormal voltage of the module group.

상술한 바와 같이 본 발명은 태양광 모듈의 이상에 따른 발전량 감소를 방지하기 위하여 각각의 태양광 모듈의 모듈 그룹마다 부가되는 회로를 간단하게 함으로써, 전체적인 보상 전원장치의 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention can simplify the circuit added to each module group of each solar module in order to prevent the reduction of power generation due to the abnormality of the solar module, thereby reducing the manufacturing cost of the overall compensation power supply device. have.

또한, 본 발명은 전체적인 태양광 모듈에 필요 전력을 공급하는 스위칭 전원 장치와, 이상이 발생한 모듈 그룹에서 필요한 전원을 공급하는 구성부를 분리함으로써, 효율적이고 적은 비용으로 모듈 이상에 따른 보상을 수행할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention by separating the switching power supply for supplying the required power to the entire photovoltaic module and the component for supplying the necessary power in the module group in which the fault occurs, it is possible to perform the compensation according to the module fault at an efficient and low cost There is an advantage.

이에 따라, 본 발명은 이러한 구조를 통해 발전 효율을 개선하고, 제조가격을 낮출 수 있으며, 발전 단가를 낮출 수 있어, 경쟁력 있는 태양광 발전 모듈을 제공할 수 있는 이점이 있다.
Accordingly, the present invention can improve the power generation efficiency through this structure, lower the manufacturing price, it is possible to lower the cost of power generation, there is an advantage that can provide a competitive photovoltaic module.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 본 발명이 적용되는 태양광 발전 모듈의 구성도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 스위칭 전원장치의 회로도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 회로의 동작을 나타내는 제어흐름도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system according to the present invention.
2 is a block diagram of a photovoltaic module to which the present invention of FIG. 1 is applied.
3A is a circuit diagram of a switching power supply according to the present invention.
3B is a circuit diagram according to an embodiment of the present invention.
4 is a control flow diagram illustrating the operation of the circuit according to the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예들을 통하여 상세히 설명한다. 실시예들은 설명의 편의를 위해 여러 가지 구성요소들이 포함된 것으로 도시되었으나, 본 발명은 기술적인 모순이 없는 한 이들간의 다양한 조합을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서는 이러한 다양한 조합을 포괄하도록 의도되었다. 범용성이 있는 구성요소들은 설명의 편의를 위해 간략히 기능을 언급하는 정도로 설명되었다. The foregoing and further aspects are described in detail through the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. While the embodiments have been shown to include various components for the convenience of description, it is to be understood that the invention encompasses various combinations thereof without technical contradiction. This specification is intended to cover these various combinations. General purpose components have been described for brief description of functions for convenience of description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 직렬 연결된 다수의 태양광 모듈들을 포함하는 모듈 그룹들이 병렬로 연결되어 그 출력이 인버터(400)로 공급되는 태양광 발전기와, 태양광 모듈(410, 420, 430)들에 연결되어 이상 발생시 그에 따른 발전량 저하를 보상하는 보상 전력을 공급하는 전류보상용 스위칭 전원장치를 포함할 수 있다. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic system according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, a solar power generation system includes a solar generator in which module groups including a plurality of solar modules connected in series are connected in parallel, and an output thereof is supplied to an inverter 400. And a current compensation switching power supply connected to the 410, 420, and 430 to supply compensation power to compensate for a decrease in power generation when an abnormality occurs.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명이 적용되는 태양광 발전 모듈의 구성의 일 예를 도시한다. 모듈 그룹(SMa)은 3 개의 태양광 모듈들(410)이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 모듈 그룹(SMb)은 3 개의 태양광 모듈들(420)이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 모듈 그룹(SMn)은 3 개의 태양광 모듈들(430)이 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 예를 들어 모듈 그룹(SMb)의 태양광 모듈들(420) 중 SMb1가 이상 동작하여 정상적인 전력이 발전되지 않을 경우, 그에 따라 모듈 그룹(SMb)의 전압 및 전류가 감소하고, 이로 인해 인버터(400)로 공급되는 전력이 감소되어 전체적인 발전 효율을 급격히 떨어뜨릴 수 있다. 즉, 단지 태양광 모듈 한 개의 고장에 따른 미소한 발전량의 감소가 전체적으로 정상적인 시스템의 동작을 어렵게 할 수 있다. 각 모듈 그룹별로 설치된 그룹 전류 감지 센서(CTsa, CTsb, CTsn)는 이상이 발생한 모듈 그룹을 식별하고 또 그 모듈 그룹에서 발생한 전력의 부족분을 감지할 수 있다. 이에 따라 스위칭 전원 장치는 그 부족한 전력만큼을 해당 모듈의 보상 전력 공급단(a1-b1, a2-b2,an-bn)으로 공급할 수 있다.2 illustrates an example of a configuration of a photovoltaic module to which the present invention shown in FIG. 1 is applied. The module group SM a may be configured by connecting three solar modules 410 in series. The module group SM b may be configured by connecting three solar modules 420 in series. The module group SM n may be configured by connecting three solar modules 430 in series. For example, the module group (SM b) photovoltaic module 420 of SM b1 is more than operating in a normal case power is not developed, the voltage and current reduction in the module group (SM b) accordingly of, and because of this The power supplied to the inverter 400 may be reduced to drastically reduce the overall power generation efficiency. In other words, the reduction in the amount of power generated by the failure of only one solar module can make the operation of the normal system as a whole difficult. The group current sensing sensors CT sa , CT sb , and CT sn installed for each module group can identify a module group in which an error occurs and detect a shortage of power generated in the module group. Accordingly, the switching power supply may supply the insufficient power to the compensating power supply terminals a 1- b 1 , a 2- b 2 , and a n- b n of the corresponding module.

다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전류보상용 스위칭 전원장치는 외부 전원을 스위칭하여 안정된 전원으로 공급하는 보상전력 생성부(100)와, 보상전력 생성부(100)에서 생성된 전원을 스위칭하여 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 연결되는 모듈 그룹에 공급하는 복수의 그룹 전류보상부(200a, 200b)를 포함할 수 있다. 또한 전류보상용 스위칭 전원장치는 각 모듈 그룹들의 출력을 감지하는 그룹 전류 감지센서(CTSa,CTSb,CTSn) 의 출력으로부터 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상을 감지하면, 그에 따라 해당 모듈 그룹에 보상 전류를 공급하도록 보상전력 생성부(100) 및 해당 모듈 그룹에 연결되는 그룹 전류보상부(200a, 200b)의 스위칭을 제어하는 제어기(300)를 더 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 1, the current compensation switching power supply according to an embodiment includes a compensation power generation unit 100 and a compensation power generation unit 100 that switch external power to supply a stable power supply. It may include a plurality of group current compensation unit (200a, 200b) for switching and supplying to the module group connected by converting to a different level of voltage. In addition, the current compensation switching power supply detects an abnormality of one or more module groups from the outputs of the group current sensing sensors CT Sa , CT Sb and CT Sn that detect the output of each module group. The controller 300 may further include a controller 300 for controlling the switching of the compensation power generator 100 and the group current compensators 200a and 200b connected to the corresponding module group to supply a compensation current to the compensating current.

보상 전력 생성부(100)는 전류 감지 센서들 중 하나 혹은 복수개가 감지한 태양광 모듈의 이상에 따른 발전 전력의 감소분을 모두 보상하기에 충분한 전력을 생성하는, 예를 들면 스위칭 전원 장치가 될 수 있다. 그룹 전류 보상부들(200a, 200b)은 자신이 연결된 모듈 그룹에서 발생한 태양광 모듈의 이상을 보상하기에 충분한 전력을 발생할 수 있다. 각각의 그룹 전류 보상부들(200a, 200b)은 자신이 연결된 그룹 모듈에 대해서 충분한 보상 전력을 공급할 정도의 용량을 가질 수 있다. 이는 많은 개수가 필요한 그룹 전류 보상부의 용량과 구조가 단순해지는 것을 의미할 수 있다. The compensation power generating unit 100 may be, for example, a switching power supply that generates sufficient power to compensate for all the reductions in the generated power caused by the abnormality of the photovoltaic module detected by one or more of the current sensing sensors. have. The group current compensators 200a and 200b may generate sufficient power to compensate for an abnormality of the solar module generated in the module group to which the group current compensators 200a and 200b are connected. Each of the group current compensators 200a and 200b may have a capacity to supply sufficient compensation power to the group module to which the group current compensators 200a and 200b are connected. This may mean that the capacity and structure of the group current compensator requiring a large number are simplified.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원장치의 보다 상세한 구성을 도시한 회로도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 보상전력 생성부(100)는 외부 전원을 스위칭하여 출력하는 풀브릿지 스위칭부(110)와, 풀브릿지 스위칭부(110)의 출력에 연결되는 1차 코일(120)을 포함할 수 있다. 보상 전력 생성부(100)는 단지 한 개만이 필요하기 때문에, 효율이 좋은 풀브릿지 스위칭부(110)를 포함하더라도 상대적으로 비용의 상승을 초래하지 않을 수 있다. 3A is a circuit diagram showing a more detailed configuration of a switching power supply according to an embodiment of the present invention. As shown, the compensation power generator 100 according to an embodiment includes a full bridge switching unit 110 for switching and outputting an external power source, and a primary coil connected to an output of the full bridge switching unit 110. 120). Since only one compensation power generation unit 100 is required, even if the full bridge switching unit 110 has high efficiency, the cost may not be increased.

또한 보상전력 생성부(100)는 태양광 발전기 전체의 출력단(단자 A1과 B1), 즉 인버터로 공급되는 전력을 입력으로 할 수 있다. 보상전력 생성부(100)는 그룹전류 보상부(200)와 연결될 수 있는데, 그룹 전류보상부(200)는 풀브릿지 스위칭부(110)에 연결될 수 있는 1차 코일(120)과 자기-결합(magnetic coupling)되는 2차 코일(210)과, 2차 코일(210)에 각각 연결되어 출력 전류를 직류로 변환하는, 정류다이오드(DN1)를 추가로 가질 수 있는 정류부(220)와, 정류부(220)의 출력을 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 모듈 그룹에 공급하는 강압형(BUCK) 컨버터(230)를 포함할 수 있다. In addition, the compensation power generating unit 100 may be an input of the output terminals (terminals A1 and B1) of the entire solar generator, that is, the power supplied to the inverter. The compensation power generator 100 may be connected to the group current compensator 200. The group current compensator 200 may be coupled to the primary coil 120 which may be connected to the full bridge switching unit 110. and a rectifier 220 which may further have a rectifying diode D N1 connected to the secondary coil 210 to be magnetic coupled, the secondary coil 210 to convert an output current into a direct current, and a rectifying unit ( It may include a step-down converter (BUCK) 230 to convert the output of the 220 to a voltage of a different level to supply to the module group.

일 실시예에 따르면, 제어기(300)는 그룹 전류 감지센서(CTSa,CTSb,CTSn)의 출력을 입력받아, 이상이 발생한 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상 전압을 모두 보상하는데 필요한 보상 전압을 보상 전력 생성부(100)가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 메인 제어부(310)와, 각각의 그룹전류 보상부(200)마다 구비되며, 해당 모듈 그룹의 이상 전압을 보상하는 보상 전압을 보상 전력 생성부(100)가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 복수의 그룹 제어부(330)를 포함할 수 있다. 그룹 제어부(330)는 태양광 직렬 모듈의 하단에 역전류 방지용 다이오드(DBa)에 병렬로 연결될 수 있다. According to one embodiment, the controller 300 receives the output of the group current sensor (CT Sa , CT Sb , CT Sn ), the compensation voltage required to compensate for all of the abnormal voltage of one or a plurality of module groups in which an error occurs The main control unit 310 for controlling the switching to generate the compensation power generation unit 100 and each group current compensation unit 200, the compensation voltage for compensating for the abnormal voltage of the corresponding module group compensation power The generation unit 100 may include a plurality of group control units 330 for controlling the switching to generate. The group controller 330 may be connected in parallel to the reverse current prevention diode D Ba at the bottom of the solar series module.

메인제어부(310)는 그룹 전류 감지센서들(CTSa,CTSb,CTSn)의 출력을 입력받아, 이상이 발생한 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상 전압을 모두 보상하는데 필요한 보상 전압을 보상 전력 생성부(100)가 생성하도록 그 스위칭을 제어할 수 있다. 그리고 복수의 그룹 제어부(330)는 각각의 그룹전류 보상부(200) 마다 구비되며, 해당 모듈 그룹의 이상 전압을 보상하는 보상 전압을 연결된 보상 전력 생성부(100)가 생성하도록 그 스위칭을 제어할 수 있다.The main controller 310 receives the output of the group current sensing sensors CT Sa , CT Sb , CT Sn , and generates compensation power to compensate the compensation voltage necessary to compensate for the abnormal voltages of one or more module groups in which an abnormality occurs. The switching can be controlled so that the unit 100 generates. In addition, the plurality of group controllers 330 are provided for each group current compensator 200, and control the switching of the compensating power generator 100 to generate a compensation voltage for compensating for an abnormal voltage of the corresponding module group. Can be.

또한 메인제어부(310)는 스위치들(M1, M4와 M2, M3)이 각각 교차로 동작하도록 게이트 구동신호 (G1, G2, G3, G4)를 제공할 수 있다. 스위치들은 회로의 전력변환 효율을 가장 좋은 상태에서 동작시키기 위해서 구동신호는 일정한 주파수(약 100khz)와 일정한 시비율(약 45% 내외)로 구동될 수 있다. 또한 3개의 스위치가 스위칭 동작에 의해 변압기 1차측 코일(120)에는 최대 입력전압의 펄스 형태의 전압이 걸리게 되고, 전원장치의 2차측 코일(210)의 출력은 센터 탭이 있는 변압기(T1)와 변압기의 권선수(Ns1)에 의해 입력 펄스전압의 크기와 폭이 변하게 될 수 있다. 그로 인해, 정류 다이오드(DN1)를 통해 펄스전압은 전파정류되며, 인덕터(LF1)와 커패시터(CF1)로 구성된 저역통과필터인 정류부(220)에 의해 펄스 전압이 안정된 직류로 변환될 수 있다. In addition, the main controller 310 may provide the gate driving signals G1, G2, G3, and G4 such that the switches M1, M4, M2, and M3 operate to cross each other. The switches can be driven at a constant frequency (about 100 kHz) and a constant ratio (about 45%) in order to operate the circuit in the best state of power conversion efficiency. In addition, the three switches are applied to the transformer primary coil 120 by the switching operation, the voltage of the pulse type of the maximum input voltage, the output of the secondary coil 210 of the power supply is a transformer (T1) with a center tap The magnitude and width of the input pulse voltage may be changed by the number of windings Ns1 of the transformer. Therefore, the pulse voltage is full-wave rectified through the rectifying diode D N1 , and the pulse voltage may be converted into a stable direct current by the rectifying unit 220, which is a low pass filter composed of the inductor LF1 and the capacitor CF1.

이때 제어기(300)의 다수의 그룹제어부(330)는 전원장치의 출력전압(Vo1)과 출력전류(Io1)를 측정하고, 메인 제어부에서 제공된 기준전류(VR1)를 입력으로 받을 수 있다. 그리고 기준전류와 출력전류가 일치하도록 적정한 스위칭 시비율을 결정하여 정류부(220)와 연결된 선택 스위치(SW1)를 동작시키고 선택 스위치의 동작에 의해 강압형(BUCK) 컨버터(230)의 동작을 하게 되며, 결과적으로는 출력 단자(a1, b1)에 적정한 전류가 공급되어 직렬 연결된 태양전지 모듈의 전류를 보상할 수 있다.In this case, the plurality of group controllers 330 of the controller 300 may measure the output voltage Vo1 and the output current Io1 of the power supply device and receive the reference current VR1 provided from the main controller as an input. In addition, the appropriate switching ratio is determined to match the reference current and the output current to operate the selector switch SW1 connected to the rectifier 220, and operate the buck converter 230 by the operation of the selector switch. As a result, an appropriate current is supplied to the output terminals a1 and b1 to compensate for the current of the solar cell modules connected in series.

직렬 연결된 태양전지의 모듈의 수가 하나 이상이 되면 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치의 2차측 출력의 개수를 증가시켜 모듈 하단의 다이오드와 병렬 구성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시 예는 도3b와 같을 수 있다.When the number of modules connected in series is more than one, the number of secondary outputs of the photovoltaic generator current compensation switching power supply can be increased to be configured in parallel with the diode at the bottom of the module. A specific embodiment thereof may be the same as FIG. 3B.

도 3b는 2개의 모듈 그룹에 적용된 본 발명의 또 다른 실시 예의 보다 상세한 구성을 도시한 회로도이다. 도 3b는 2개의 모듈 그룹에 적용된 경우를 도시하고 있으나, 모듈 그룹의 구성들은 도시된 바와 같이 모두 동일하므로, n 개의 모듈 그룹으로 쉽게 확장될 수 있다. 이러한 경우 제어기의 메인제어부(310)는 앞서 설명한 내용과 동일하게 동작할 수 있으며, 다만 다른 점은 외부에서 직렬모듈의 수만큼 모듈전류(VKn)를 입력으로 하여, 직렬모듈 수만큼의 기준전류(VR1)를 제공할 수 있다. 그룹제어부(330a, 330b)는 각각의 출력을 제어하는 스위칭 신호를 발생하게 되며, 모듈에 이상이 없을 경우에는 메인 제어부(310)에서 모든 스위칭 동작을 정지하게 되고, 따라서 전류보상 동작 또한 멈추게 될 수 있다.Figure 3b is a circuit diagram showing a more detailed configuration of another embodiment of the present invention applied to two module groups. Although FIG. 3B illustrates a case in which two module groups are applied, since the configuration of the module group is the same as shown in the figure, it can be easily extended to n module groups. In this case, the main controller 310 of the controller may operate in the same manner as described above, except that the module current VKn is input as many as the number of series modules from the outside, and the reference current (as many as the number of series modules) VR1) can be provided. The group controllers 330a and 330b generate switching signals for controlling the respective outputs. When there is no abnormality in the module, the main controller 310 stops all switching operations, and thus, the current compensation operation can also be stopped. have.

태양광 모듈에서 이상이 감지되면, 메인제어부(310)(CON A)에서 직렬연결 모듈의 전류(VKn)를 측정하여 고장 모듈의 직렬구성 번호를 찾아내고 전원장치의 제어회로에서 기준전류(VRn)가 발생할 수 있다. 또한 그룹 전류보상부(330a, 330b)에 포함된 2차측 출력의 단자에 구성된 선택 스위치(SWn)가 선택되고, 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치의 출력은 그룹제어부(330a, 330b)에서 제어되고, 태양광 모듈의 외부 전류 유입단자(an, bn)에 전류(Ion)가 공급되어 직렬 모듈의 발전을 지속할 수 있다.When the solar module detects an abnormality, the main controller 310 (CON A) measures the current (VKn) of the series connection module to find the serial configuration number of the faulty module and the reference current (VRn) in the control circuit of the power supply. May occur. In addition, the selection switch SWn configured at the terminal of the secondary output included in the group current compensators 330a and 330b is selected, and the output of the photovoltaic generator current compensation switching power supply is controlled by the group controllers 330a and 330b. In addition, the current Ion is supplied to the external current inflow terminals a n and b n of the photovoltaic module so that power generation of the series module may be continued.

이때 2차측 선택 스위치(SWn)가 동작하게 되면, 출력전류 검출용 저항(Rsn)에서 직렬 모듈의 공급전류(Ion)를 인지하게 되고, 제어회로에서 판단된 적정 기준전류(VRn)가 제공되면, 직렬 모듈의 공급전류(Ion)와 기준전류(VRn)의 오차값(Vcn)이 제어회로에 제공되어 항상 오차의 값이 0에 수렴 되도록 스위치(SWn)가 동작하게될수 있다. 결과적으로는 제어회로가 전류보상 회로용 스위칭 전원장치의 구동신호(Gpn)를 만들게 된다. At this time, when the secondary selection switch SWn is operated, the supply current Ion of the series module is recognized by the output current detecting resistor Rsn, and when the proper reference current VRn determined by the control circuit is provided, The error value Vcn of the supply current Ion and the reference current VRn of the series module is provided to the control circuit so that the switch SWn may be operated so that the error value always converges to zero. As a result, the control circuit generates the drive signal Gpn of the switching power supply for the current compensation circuit.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 동작을 설명하는 제어흐름도이다. 도시된 바와 같이, 각각의 직렬모듈의 전류(Vkn), 출력전류(Ion)를 변환시킨 출력전류 전압(VIon)이 측정될 수 있다(710). 또한 출력전류의 오차값(E_Io)과 이득(K)를 설정하고(720), 각 직렬 연결된 모듈의 평균전류(IAV)를 계산하여(730), 각 모듈의 전류가 평균전류와 비교(740)하여 설정 오차보다 적게 되면 태양전지 모듈은 정상동작 할 수 있다. 그리고 오차가 커지게 되면 각 직렬전류를 비교하여 이상 모듈의 직렬 번호를 찾게 되고, 선택된 스위치가 평균전류에 근접하도록 동작시켜서 전원장치의 출력전류를 보상할 수 있다(750). 그리고 출력전류를 보상하여 다시 비교하여도(760) 기준전류에 미달하게 되면 전원장치를 보호하기 위한 정지신호(SD)를 출력할 수 있다(770).
4 is a control flowchart illustrating the operation of a circuit according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the output current voltage VIon obtained by converting the current V kn and the output current Ion of each series module may be measured (710). In addition, the error value (E_Io) and the gain (K) of the output current are set (720), and the average current (I AV ) of each series-connected module is calculated (730), and the current of each module is compared with the average current (740). If less than the set error, the solar cell module can operate normally. When the error increases, the serial number of the abnormal module is found by comparing each series current, and the selected switch is operated to approach the average current to compensate for the output current of the power supply (750). When the output current is compensated and compared again (760), when the reference current falls below the reference current, a stop signal (SD) for protecting the power supply may be output (770).

100: 보상전력 생성부
110: 풀브릿지 스위칭부 120: 1차 코일
200: 그룹 전류보상부
210: 2차코일 220, 220a, 220b: 정류부
230, 230a, 230b: 강압형(Buck) 컨버터
300: 제어기
310: 메인제어부 330, 330a, 330b: 그룹제어부
400: 인버터
410: 모듈 그룹(SMa)의 직렬로 연결된 다수의 태양광 모듈
420: 모듈 그룹(SMb)의 직렬로 연결된 다수의 태양광 모듈
430: 모듈 그룹(SMn)의 직렬로 연결된 다수의 태양광 모듈
710: 직렬모듈의 전류(Vkn)와 출력전류 전압(VIon) 측정 단계
720: 출력전류의 오차값(E_Io)과 이득(K) 설정 단계
730: 각 직렬 연결된 모듈의 평균전류(IAV) 계산 단계
740: 각 모듈의 전류를 평균전류와 비교하는 단계
750: 전원장치의 출력전류 보상 단계
760: 각 모듈의 전류를 평균전류와 비교하는 단계
770: 정지신호 출력 단계100: compensation power generation unit
110: full bridge switching unit 120: primary coil
200: group current compensator
210: secondary coil 220, 220a, 220b: rectifier
230, 230a, 230b: Buck Converter
300: controller
310: main controller 330, 330a, 330b: group controller
400: inverter
410: a plurality of solar modules connected in series of the module group (SM a )
420: a plurality of solar modules connected in series in a module group (SM b )
430: a plurality of solar modules connected in series in a module group (SM n )
710: Measuring the current (V kn ) and output current voltage (VIon) of the series module
720: step of setting error value (E_Io) and gain (K) of output current
730: Step of calculating average current (I AV ) of each series connected module
740: comparing the current of each module with the average current
750: output current compensation step of the power supply
760: comparing the current of each module with the average current
770: stop signal output stage

Claims (4)

직렬 연결된 복수의 태양광 모듈들을 포함하는 모듈 그룹들이 병렬로 연결되어 그 출력이 인버터로 공급되는 태양광 발전기에 연결되는 전류보상용 스위칭 전원장치에 있어서,
외부 전원을 스위칭하여 안정된 전원으로 공급하는 보상전력 생성부와;
상기 보상전력 생성부에서 생성된 전원을 스위칭하여 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 연결된 모듈 그룹에 공급하는 복수의 그룹 전류보상부와;
각 모듈 그룹들의 출력을 감지하는 그룹 전류 감지센서의 출력으로부터 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상을 감지하면, 그에 따라 해당 모듈 그룹에 보상 전류를 공급하도록 상기 보상전력 생성부 및 상기 해당 모듈 그룹에 연결되는 상기 그룹 전류 보상부의 스위칭을 제어하는 제어기;
를 포함하는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치.
In the current compensation switching power supply is a module group comprising a plurality of solar modules in series connected in parallel connected to a solar generator whose output is supplied to the inverter,
A compensation power generator for switching the external power to supply a stable power;
A plurality of group current compensators for switching the power generated by the compensation power generator to convert voltages having different levels to supply the connected module groups;
When an abnormality of one or more module groups is detected from the output of the group current sensing sensor that detects the output of each module group, it is connected to the compensation power generator and the corresponding module group to supply a compensation current to the corresponding module group accordingly. A controller for controlling switching of the group current compensator;
Photovoltaic generator current compensation switching power supply comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 보상전력 생성부는 외부 전원을 스위칭하여 출력하는 풀브릿지(full-bridge) 스위칭부와, 풀브릿지 스위칭부의 출력에 연결되는 1차 코일을 포함하는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치.
The solar power generator current compensation switch of claim 1, wherein the compensation power generation unit comprises a full bridge switching unit for switching and outputting an external power source, and a primary coil connected to an output of the full bridge switching unit. Power supply.
제 1 항에 있어서, 상기 그룹 전류보상부는 1차 코일과 자기-결합(magnetic coupling)되는 2차 코일과, 2차 코일에 각각 연결되어 출력 전류를 직류로 변환하는 정류부와, 정류부의 출력을 상이한 레벨의 전압으로 변환하여 모듈 그룹에 공급하는 강압형 컨버터(BUCK converter)를 포함하는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치.
The method of claim 1, wherein the group current compensator has a secondary coil magnetically coupled to the primary coil, a rectifier connected to the secondary coil to convert output current into a direct current, and different outputs of the rectifier. Photovoltaic generator current compensation switching power supply comprising a step-down converter (BUCK converter) to convert the voltage to a level of the module.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 :
상기 그룹 전류 감지센서의 출력을 입력받아, 이상이 발생한 하나 혹은 복수의 모듈 그룹의 이상 전압을 모두 보상하는데 필요한 보상 전압을 상기 보상 전력 생성부가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 메인 제어부와;
각각의 그룹전류 보상부마다 구비되며, 해당 모듈 그룹의 이상 전압을 보상하는 보상 전압을 상기 보상 전력 생성부가 생성하도록 그 스위칭을 제어하는 복수의 그룹 제어부;
를 포함하는 태양광 발전기 전류보상용 스위칭 전원장치.The method of claim 1, wherein the controller is:
A main control unit which receives the output of the group current sensing sensor and controls the switching so that the compensation power generation unit generates a compensation voltage necessary to compensate for all of the abnormal voltages of one or more module groups in which an error occurs;
A plurality of group controllers provided for each group current compensator and configured to control the switching to generate a compensation voltage compensating for an abnormal voltage of a corresponding module group;
Photovoltaic generator current compensation switching power supply comprising a.
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