KR101272096B1 - 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스 - Google Patents

태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스 Download PDF

Info

Publication number
KR101272096B1
KR101272096B1 KR1020120024154A KR20120024154A KR101272096B1 KR 101272096 B1 KR101272096 B1 KR 101272096B1 KR 1020120024154 A KR1020120024154 A KR 1020120024154A KR 20120024154 A KR20120024154 A KR 20120024154A KR 101272096 B1 KR101272096 B1 KR 101272096B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
junction box
smart junction
block
solar module
Prior art date
Application number
KR1020120024154A
Other languages
English (en)
Inventor
이영희
정윤희
Original Assignee
주식회사엘디티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사엘디티 filed Critical 주식회사엘디티
Priority to KR1020120024154A priority Critical patent/KR101272096B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101272096B1 publication Critical patent/KR101272096B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/185—Electrical failure alarms
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B5/00—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied
    • G08B5/22—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • G08B5/36—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission using visible light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 바람직한 일실시예의 태양광 모듈의 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는 바이패스 다이오드 양단의 전압을 강하하여 검출하는 전압 검출부; 및 상기 전압 검출부의 출력 전압의 이상 여부를 판단하는 전압 비교부;를 포함하되, 상기 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예의 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 따르면, 바이패스 다이오드의 양단의 전압 레벨을 검출하는 것에 의해 태양광 모듈의 이상 동작을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 추가적인 전원 공급을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 적은 비용으로 태양광 모듈의 이상 여부를 즉각적으로 확인할 수 있는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스를 제공할 수도 있다.

Description

태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스{SMART JUNCTION BOX FOR MALFUNCTION DETECTION OF PHOTOVOLTAIC MODULE}
본 발명은 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 모듈의 일부분이 전력 생산이 떨어지는 환경에 처하거나 정션 박스의 바이패스 다이오드 파괴로 인한 이상 동작 발생시 생기는 전압 강하를 검출하여 발광 소자를 점등하는 것에 의해, 이상 여부를 정션 박스 외부에서 시각적으로 확인할 수 있도록 한 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 관한 것이다.
태양 전지 셀(Solar Cell)에 태양광이 조사가 되면 광전 효과에 의하여 전력이 생성된다. 이러한 다수의 태양 전지 셀의 집합인 태양광 모듈에서 만들어진 전력은 정션 박스를 통해 외부로 공급되게 된다. 참고로, 정션 박스는 태양광 모듈로부터 생성된 전기를 외부로 전송하기 위한 케이블과 커넥터를 포함하고 있다.
태양광 모듈의 이상은, 다른 구조물로 인한 그림자가 발생될 경우, 그림자가 생긴 태양 전지 셀은 임피던스 증가로 열이 발생하게 되어 태양광 모듈의 전력 손실과 셀 자체의 손상을 유발하는 경우를 예를 들 수 있다. 이러한 태양광 모듈의 이상 동작에 의한 전력 손실을 피하기 위하여 태양광 모듈 뒷면에 부착된 정션 박스 안에 있는 바이패스 다이오드로 전력적 손실을 막고 안정성을 확보할 수 있는 것이다.
그림자뿐만 아니라 태양광 모듈의 이상에 의해 전기적인 특성 감소 원인은 여러 가지가 있다. 예를 들면, 앞면 유리 및 EVA(Ethyl Vinyl Acetate) Sheet의 투과율 감소, 습기 침투에 의한 전극의 산화 및 태양 전지 셀의 산화에 의한 직렬 저항의 증가, 핫 스팟(hot-spot)에 의한 태양광 모듈의 스트레스 증가, 태양광 모듈의 파손 등이 있다.
상술한 바와 같은 태양광 모듈의 이상 동작들은 외관상으로 파악하기 힘든 점이 있다. 모니터링 시스템을 적용하여 이상 여부를 측정할 수 있겠지만 별도의 전원이 필요하며, 많은 비용이 증가하는 문제점이 있다.
발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 바이패스 다이오드의 양단의 전압 레벨을 측정하는 것에 의해 태양광 모듈의 이상 동작을 검출할 수 있는 스마트 정션 박스를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 추가적인 전원 공급을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 적은 비용으로 태양광 모듈의 이상 여부를 즉각적으로 확인할 수 있는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스를 제공하는 것에도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는 바이패스 다이오드 양단의 전압을 강하하여 검출하는 전압 검출부; 및 상기 전압 검출부의 출력 전압의 이상 여부를 판단하는 전압 비교부;를 포함하되, 상기 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 전압 검출부는, 상기 바이패스 다이오드 양단의 전압을 일정 전압으로 강하하는 제 1 전압 분배 블럭; 상기 제 1 전압 분배 블럭으로부터 출력된 전압을 재강하하는 제 2 전압 분배 블럭; 및 상기 제 1 전압 분배 블럭과 상기 제 2 전압 분배 블럭과의 사이에서의 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 보호 다이오드;를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직한 일실시예에 따른 상기 제 2 전압 분배 블럭은, 제 3 저항, 분로 저항 및 제 4 저항이 차례로 직렬로 연결되되, 상기 분로 저항의 양단의 출력이 상기 전압 비교부로 입력되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압 비교부는, 양의 노드의 입력 신호가 음의 노드의 입력 신호보다 작거나 같은 경우, 이상 신호를 출력하는 전압 비교 블럭; 및 상기 전압 검출부의 두 개의 출력 노드와 상기 전압 비교 블럭 사이에 배치되어, 상기 전압 비교 블럭의 오프셋을 설정하는 오프셋 설정 블럭;을 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 오프셋 설정 블럭은, 상기 두 개의 출력 노드 중 제 1 출력 노드와 상기 전압 비교 블럭의 양의 입력 노드와의 사이에 일정 레벨의 오프셋 전압을 설정하는 것에 의해, 상기 제 1 출력 노드의 전압으로부터 상기 오프셋 전압을 뺀 값이 상기 두 개의 출력 노드 중 제 2 출력 노드의 전압보다 작거나 같은 경우, 상기 전압 비교 블럭이 이상 신호를 출력하는 하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예의 상기 스마트 정션 박스는, 상기 전압 비교부로부터 이상 신호가 출력되면, 발광 소자를 점등하는 이상 신호 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는, 상기 이상 신호 표시부에 일정 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 전원 공급부의 전원 전압은, 상기 태양광 모듈 전체에서 생성되는 전압인 제 1 전압인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 전원 공급부는, 상기 제 1 전압을 강하하여, 상기 이상 신호 표시부에 안정된 전원 전압을 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전압 비교부는, 상기 제 1 전압이 일정 레벨 이하인 경우에도 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예의 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는, 바이패스 다이오드 양단의 전압을 검출하여, 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 신호를 출력하되, 상기 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상의 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 스마트 정션 박스는, 상기 태양광 모듈 전체에서 생성되는 전압이 제 2 일정 전압 이하인 경우에도 이상 신호를 출력한다. 아울러, 상기 스마트 정션 박스는, 다수의 바이패스 다이오드의 이상 여부를 검출할 수 있되, 상기 다수의 바이패스 다이오드 중 적어도 하나의 바이패스 다이오드의 양단 전압이 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다. 상기 스마트 정션 박스는, 상기 이상 신호가 출력되었을 경우, 발광 소자를 점등한다.
본 발명의 바람직한 일실시예의 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 따르면, 바이패스 다이오드의 양단의 전압 레벨을 검출하는 것에 의해 태양광 모듈의 이상 동작 여부를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 추가적인 전원 공급을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 적은 비용으로 태양광 모듈의 이상 여부를 즉각적으로 확인할 수 있는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 태양광 모듈의 셀과 정션 박스의 바이패스 다이오드의 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스의 구성도.
도 3은 도 2의 구성도의 일실시 회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 일반적인 태양광 모듈의 셀과 정션 박스의 바이패스 다이오드의 구조도이다.
도 1에서는 예시적으로 태양광 모듈이 6개의 스트링(String)을 포함하며, 하나의 스트링은 10개의 태양 전지 셀을 포함하고 있다. 또한, 하나의 바이패스 다이오드는, 2개의 스트링과 병렬로 연결된 구조이다. 일반적으로, 2개의 스트링에서 생성되는 전압은 태양광 모듈의 크기에 따라 변화한다. 따라서, 정상 동작시의 바이패스 다이오드 양단의 전압은 태양광 모듈의 사양 및 포함된 셀 수 등에 의해 변화한다. 하나의 태양 전지 셀의 전압은 정상 동작 시 약 1V 정도라면, 각각의 바이패스 다이오드 양단의 전압은 도 1과 같은 실시예에서는 약 20V 정도인 것을 알 수 있다. 따라서, 2개의 스트링별로 도 1에 나타낸 바와 같이 그 전압값이 V1, V2, V3라고 할 때, 마지막 셀에서의 전압(V3), 즉 태양광 모듈에서 생성되는 총 전압은 60V가 된다.
도 1에 예시한 바와 같은 태양광 모듈이 이상 동작을 하게 되면, 바이패스 다이오드가 도통되게 되고, 이때의 최대 전압은 바이패스 다이오드 도통 시 전압인 -0.55V 이고, 바이패스 다이오드의 파괴로 단락(Short) 되었을 경우에는 0V가 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스의 구성도이다. 또한, 도 3은 도 2의 구성도의 일실시 회로도이다.
하기의 도 2 및 도 3의 설명에서는, 도 1의 태양광 모듈에 의해 전압값을 예시하기로 한다.
도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는, 바이패스 다이오드 양단의 전압을 강하하여 검출하는 전압 검출부(100), 전압 검출부(100)의 출력 전압의 이상 여부를 판단하는 전압 비교부(200) 및 전압 비교부(200)로부터 이상 신호가 출력되면, 발광 소자(311)를 점등하는, 즉 턴온(Turn On)하는 이상 신호 표시부(300)를 포함한다. 또한, 본 발명의 스마트 정션 박스는 전압 비교부(200) 및 이상 신호 표시부(300)에 전원 전압(VDD)을 공급하는 전원 공급부(400)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결된 것임을 이미 설명한 바 있다.
구체적으로, 전압 검출부(100)는, 각각의 바이패스 다이오드 양단의 전압(V1, V2, V3)을 일정 전압으로 강하하는 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c), 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c)으로부터 출력된 전압을 재강하하는 제 2 전압 분배 블럭(120, 120a, 120b, 120c) 및 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c)과 제 2 전압 분배 블럭(120, 120a, 120b, 120c)과의 사이에서의 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 보호 다이오드(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c)은 도 2에 도시된 바와 같이 연결된 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 1 버퍼(111a, 111b, 111c)에 의해 구현될 수 있다. 제 1 버퍼(111a, 111b, 111c)는 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c)과 제 2 전압 분배 블럭(120, 120a, 120b, 120c)을 분리하여 두 저항 블록이 서로에게 영향을 미치지 않도록 분리하는 역할을 한다.
바람직한 일실시예에 따른 제 2 전압 분배 블럭(120, 120a, 120b, 120c)은 제 3 저항(R3), 분로 저항(RSHUNT) 및 제 4 저항(R4)이 차례로 직렬로 연결되되, 분로 저항(RSHUNT)의 양단의 출력이 전압 비교부(200)로 입력되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구조에 의해 작은 레벨의 신호가 분로 저항(RSHUNT)의 양단에 걸리게 된다.
또한, 정션 박스의 바이패스 다이오드가 모두 도통되어 태양광 모듈의 모든 셀을 포함한 셀군의 양단 전압인 제 1 전압(V3)이 그라운드(GND) 보다 낮은 전압이 인가되면 해당 라인을 통해 역전류가 흐를 염려가 있으므로, 전압 분배 블럭은 보호 다이오드(130)를 구비하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 전압 검출부(100)의 구조에 의해, 도 1과 같은 태양광 모듈의 경우, V3(60V), V2(40V), V1(20V)의 전압이 걸리게 된다. 또한, 제 1 전압 분배 블럭(110, 110a, 110b, 110c)의 출력(VRES1, VRES2, VRES3)은 전원 공급부(400)에서 생성되는 전원 전압(VDD)보다 다소 낮은 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예의 전압 비교부(200)는, 전압 검출부(100)의 분로 저항(RSHUNT)의 양단, 즉, 제 1 출력 노드 및 제 2 출력 노드로부터 각각 신호를 입력받는다. 본 발명의 전압 비교부(200)는, 양의 입력 노드의 신호가 음의 입력 노드의 신호보다 작거나 같은 경우 이상 신호를 출력하는 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 전압 비교부(200)는, 제 1 출력 노드 및 제 2 출력 노드와 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c) 사이에 배치되어 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)의 오프셋을 설정하는 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)은, 제 1 출력 노드와 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)의 양의 입력 노드와의 사이에 일정 레벨의 오프셋 전압을 설정하는 것에 의해, 제 1 출력 노드의 전압으로부터 오프셋 전압을 뺀 값이 제 2 출력 노드의 전압보다 작거나 같은 경우, 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)이 이상 신호를 출력하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 분로 저항(RSHUNT)의 양단의 전압 차이는, 즉 제 1 출력 노드와 제 2 출력 노드의 전압 차이는, 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)의 오프셋 전압보다 다소 작을 때, 이상 검출 신호가 발생된다. 예를 들면, 오프셋 전압이 60mV라고 하고, 분로 저항(RSHUNT)의 양단의 전압 차이를 50mV라고 하면, 제 1 출력 노드의 전압으로부터 오프셋 전압을 뺀 값이 제 2 출력 노드의 전압보다 약 -10mV 작아서, 이상 검출 신호가 발생되는 것을 알 수 있다.
비록 도 2의 예시 및 상술한 설명에서는 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)이 제 1 출력 노드와 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)의 양의 입력 노드와의 사이에 배치되었을 지라도, 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)은 제 2 출력 노드와 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)의 음의 입력 노드와의 사이에 배치될 수 있음은 물론이다. 다만, 이 경우, 도 2와는 오프셋 전압값이 반대 부호의 전압값인 것이 바람직하다.
또한, 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)은 상술한 바와 같은 이상 신호의 출력을 위해, 비교기(211a, 211b, 211c) 및 인버터(212a, 212b, 212c)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직한 일실시예에 의한 오프셋 설정 블럭(220, 220a, 220b, 220c)은 비교기(211a, 211b, 211c) 입력단에 포함된 MOS 트랜지스터를 조정하는 것에 의해 별도의 소자의 추가 없이 구현될 수 있다.
또한, 전압 비교부(200)는 오아 게이트(230)(OR Gate)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 오아 게이트(230)에 의해 하나의 바이패스 다이오드라도 이상이 발생하게 되면, 즉, 바이패스 다이오드 양단 전압이 일정 레벨 이하가 되면, 전압 비교 블럭(210, 210a, 210b, 210c)의 출력은 'High' 상태가 된다.
다음으로, 이상 신호 표시부(300)는, 발광 소자(311)를 구비한 발광 소자 블록(310) 및 전압 비교부(200)로부터의 신호를 입력받아 반전된 전압을 출력하는 NMOS(320)를 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로 전원 공급부(400)의 전원 전압은, 태양광 모듈의 모든 셀을 포함한 셀군의 양단 전압인 제 1 전압(V3)인 것을 특징으로 한다. 도 1의 태양광 모듈의 경우, 제 1 전압(V3)은 60V이다. 또한, 전원 공급부(400)는 제 1 전압을 강하하여, 발광 소자 블럭(310)에 안정된 전원 전압(VDD)을 공급하는 것을 특징으로 한다.
전원 공급부(400)은 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 제너 다이오드 블럭(410)에 의해 1차적으로 전압을 강하 및 안정화를 한 후, 2차적으로 바이어스단(420) 및 밴드갭 레퍼런스(430)를 이용한 전압 레귤레이터에 의해 보다 전압을 강하 및 안정화를 시킨다. 이후, 증폭기(440) 및 제 2 버퍼(450)를 이용하여 최종적으로 발광 소자 블럭(310)에 안정된 전압(VDD)을 공급하게 된다. 제너 다이오드 블럭(410)의 출력은 11~12V, 최종적인 전원 공급부(400)의 출력(VDD)은 10V 정도가 바람직하다. 또한, 전원 공급부(400)에 의한 전압이 비교기(211a, 211b, 211c)의 전원 전압(VDD)으로도 사용된다.
다음으로, 발광 소자 블럭(310)의 동작에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 만약 바이패스 다이오드 양단의 전압이 제 1 일정 전압 이하인 경우가 발생하면, 전압 비교부(200)의 출력, 즉 NMOS(320)의 게이트 단에는 하이(High)가 입력되고, NMOS(320)가 온(on)되어 NMOS(320)의 드레인 단은 로우(Low)가 인가된다. 이 때, 발광 소자(311)의 음극에는 로우(Low)가 양극에는 전압 공급 블록(310)에서 발생한 전압이 인가되어 양단의 전압차로 발광 소자(311)에는 전류가 흐르고 발광 소자(311)가 점등, 즉 턴온(Turn On)하게 된다. 이때의 전류량은 저항(RLED)값에 의해 결정된다.
또한, 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스는, 제 1 전압이 일정 레벨 이하인 경우, UVLO(Under Voltage Lock Out) 신호를 생성하고, 전압 비교부(200)의 오아 게이트(230)에 입력하여, 제 1 전압이 일정 레벨 이하인 경우에도 이상 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 구체적인 일실시예에서 UVLO 신호는, 제 1 전압이 일정 레벨 이하 여부를 판별하기 위해, 제너 다이오드 블록(410)의 출력 전압이 7V 이하인 경우, 생성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스의 특징을 정리하자면, 바이패스 다이오드 양단의 전압을 감지하여, 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 여부 알림 신호를 출력한다. 또한, 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 태양광 모듈 전체에서 생성되는 전압이 제 2 일정 전압 이하인 경우에도 본 발명의 스마트 정션 박스는 이상 여부 알림 신호를 출력한다. 또한, 본 발명의 스마트 정션 박스는 다수의 바이패스 다이오드의 이상 여부를 검출할 수 있되, 다수의 바이패스 다이오드 중 적어도 하나의 바이패스 다이오드의 양단 전압이 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 여부 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이상 동작 발생 되었을 경우, 발광 소자(311)를 점등하는 것으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 따르면, 바이패스 다이오드의 이상 여부 및 이에 따른 태양광 모듈의 이상 여부를 간편하고, 저비용에 의해 구현할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 발광 소자(311)를 이용하여 시각적으로 이상 여부를 쉽게 판별할 수 있음을 알 수 있다.
100 : 전압 검출부 200 : 전압 비교부
300 : 이상 신호 표시부 400 : 전원 공급부
110, 110a, 110b, 110c : 제 1 전압 분배 블럭
120, 120a, 120b, 120c : 제 2 전압 분배 블럭
130 : 보호 다이오드
210, 210a, 210b, 210c : 전압 비교 블럭
220, 220a, 220b, 220c : 오프셋 설정 블럭
230 : 오아 게이트
310 : 발광 소자 블럭
320 : NMOS
410 : 제너 다이오드 블록 420 : 바이어스단
430 : 밴드갭 레퍼런스 440 : 증폭기
450 : 제 2 버퍼
111a, 111b, 111c : 제 1 버퍼
211a, 211b, 211c : 비교기 212a, 212b, 212c : 인버터
311 : 발광 소자
R1 : 제 1 저항 R2 : 제 2 저항
R3 : 제 3 저항 RSHUNT : 분로 저항
R4 : 제 4 저항 RLED : 발광 소자의 부하 저항

Claims (15)

  1. 바이패스 다이오드 양단의 전압을 강하하여 검출하는 전압 검출부; 및
    상기 전압 검출부의 출력 전압의 이상 여부를 판단하는 전압 비교부;를 포함하되,
    상기 바이패스 다이오드는, 직렬로 연결된 하나 이상 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하고,
    상기 전압 검출부는, 상기 바이패스 다이오드 양단의 전압을 일정 전압으로 강하하는 제 1 전압 분배 블럭; 및 상기 제 1 전압 분배 블럭으로부터 출력된 전압을 재강하하는 제 2 전압 분배 블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는,
    상기 제 1 전압 분배 블럭과 상기 제 2 전압 분배 블럭과의 사이에서의 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 보호 다이오드;를 더 포함하는 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 분배 블럭은,
    제 3 저항, 분로 저항 및 제 4 저항이 차례로 직렬로 연결되되, 상기 분로 저항의 양단의 출력이 상기 전압 비교부로 입력되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 비교부는,
    양의 입력 노드의 신호가 음의 입력 노드의 신호보다 작거나 같은 경우, 이상 신호를 출력하는 전압 비교 블록; 및
    상기 전압 검출부의 두 개의 출력 노드와 상기 전압 비교 블럭 사이에 배치되어, 상기 전압 비교 블럭의 오프셋을 설정하는 오프셋 설정 블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오프셋 설정 블럭은,
    상기 두 개의 출력 노드 중 제 1 출력 노드와 상기 전압 비교 블럭의 양의 입력 노드와의 사이에 일정 레벨의 오프셋 전압을 설정하는 것에 의해, 상기 제 1 출력 노드의 전압으로부터 상기 오프셋 전압을 뺀 값이 상기 두 개의 출력 노드 중 제 2 출력 노드의 전압보다 작거나 같은 경우, 상기 전압 비교 블럭이 이상 신호를 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 정션 박스는,
    상기 전압 비교부로부터 이상 신호가 출력되면, 발광 소자를 점등하는 이상 신호 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스마트 정션 박스는,
    상기 이상 신호 표시부에 일정 전원을 공급하기 위한 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전원 공급부의 전원 전압은,
    상기 태양광 모듈 전체에서 생성되는 전압인 제 1 전압인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는,
    상기 제 1 전압을 강하하여, 상기 이상 신호 표시부에 안정된 전원 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압 비교부는,
    상기 제 1 전압이 일정 레벨 이하인 경우에도 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  12. 바이패스 다이오드 양단의 전압을 검출하여 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 신호를 출력하되, 상기 바이패스 다이오드는 직렬로 연결된 하나 이상의 태양 전지 셀의 양단과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스에 있어서,
    상기 스마트 정션 박스는,
    상기 태양광 모듈 전체에서 생성되는 전압이 제 2 일정 전압 이하인 경우에도 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 스마트 정션 박스는,
    다수의 바이패스 다이오드의 이상 여부를 검출할 수 있되,
    상기 다수의 바이패스 다이오드 중 적어도 하나의 바이패스 다이오드의 양단 전압이 제 1 일정 전압 이하인 경우 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스마트 정션 박스는,
    상기 이상 신호가 출력되었을 경우, 발광 소자를 점등하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스.
KR1020120024154A 2012-03-08 2012-03-08 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스 KR101272096B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120024154A KR101272096B1 (ko) 2012-03-08 2012-03-08 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120024154A KR101272096B1 (ko) 2012-03-08 2012-03-08 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101272096B1 true KR101272096B1 (ko) 2013-06-07

Family

ID=48866401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120024154A KR101272096B1 (ko) 2012-03-08 2012-03-08 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101272096B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103389429A (zh) * 2013-08-02 2013-11-13 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种光伏接线盒电器结构设计判定的方法
CN112953382A (zh) * 2019-12-10 2021-06-11 深圳市中兴微电子技术有限公司 光伏组件检测方法和装置、光伏组件检测电路
CN112953382B (zh) * 2019-12-10 2024-06-07 深圳市中兴微电子技术有限公司 光伏组件检测方法和装置、光伏组件检测电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000059986A (ja) 1998-04-08 2000-02-25 Canon Inc 太陽電池モジュ―ルの故障検出方法および装置ならびに太陽電池モジュ―ル
KR100981362B1 (ko) 2009-09-17 2010-09-10 주식회사 디에스 솔라에너지 태양전지 모듈용 정션박스
KR20100115195A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 한국디지탈콘트롤 주식회사 Ｕｓｎ을 이용한 태양광 발전 셀 라인/모듈/그룹상의 음영, 고장을 감지하고 태양광 발전량의 상황을 감시하는 장치
KR20120005180A (ko) * 2010-07-08 2012-01-16 현대중공업 주식회사 태양전지 모듈의 품질 검사 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000059986A (ja) 1998-04-08 2000-02-25 Canon Inc 太陽電池モジュ―ルの故障検出方法および装置ならびに太陽電池モジュ―ル
KR20100115195A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 한국디지탈콘트롤 주식회사 Ｕｓｎ을 이용한 태양광 발전 셀 라인/모듈/그룹상의 음영, 고장을 감지하고 태양광 발전량의 상황을 감시하는 장치
KR100981362B1 (ko) 2009-09-17 2010-09-10 주식회사 디에스 솔라에너지 태양전지 모듈용 정션박스
KR20120005180A (ko) * 2010-07-08 2012-01-16 현대중공업 주식회사 태양전지 모듈의 품질 검사 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103389429A (zh) * 2013-08-02 2013-11-13 浙江正泰太阳能科技有限公司 一种光伏接线盒电器结构设计判定的方法
CN112953382A (zh) * 2019-12-10 2021-06-11 深圳市中兴微电子技术有限公司 光伏组件检测方法和装置、光伏组件检测电路
CN112953382B (zh) * 2019-12-10 2024-06-07 深圳市中兴微电子技术有限公司 光伏组件检测方法和装置、光伏组件检测电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016202891B2 (en) Automatic generation and analysis of solar cell IV curves
US10389300B2 (en) Photovoltaic system having fault diagnosis apparatus, and fault diagnosis method for photovoltaic system
JP5841906B2 (ja) 故障検知装置、故障検知システム、及び故障検知方法
US8263920B2 (en) Diodeless terrestrial photovoltaic solar power array
US8461716B2 (en) Photovoltaic power generating device, and controlling method
US20120049627A1 (en) Current collecting box for photovoltaic power generation
AU2010347924B2 (en) Photovoltaic power generation system
KR101245827B1 (ko) 마이크로 인버터 컨버터를 이용한 태양광모듈의 음영 및 고장을 감지하는 장치
KR100983236B1 (ko) 태양광발전의 지락 및 누전 등의 이상 검출 및 보호 기능을 갖는 지능관리형 태양광 발전 시스템
US20130201027A1 (en) Apparatus and Method for Detecting Faults in a Solar Module
JP2014011428A (ja) 故障検知装置、故障検知システム、及び故障検知方法
KR101787487B1 (ko) 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치
TW201804725A (zh) 太陽電池模組之檢查方法
US20120229161A1 (en) Method For Detecting Underperforming Solar Wafers In A Solar Panel or Underperforming Solar Panel in a Solar Array
KR101618299B1 (ko) 태양광발전시스템의 모니터링 방법 및 장치
KR101270534B1 (ko) 태양광 전지 어레이의 모니터링 방법 및 장치
KR101272096B1 (ko) 태양광 모듈의 이상 검출을 위한 스마트 정션 박스
TW202015329A (zh) 太陽光電系統
JP2014011430A (ja) 太陽電池検査用電流制御装置
KR102534230B1 (ko) 태양광 dc 어레이의 고장 전류 검출 알고리즘을 이용한 회로분리 장치가 적용된 스마트 접속반을 포함하는 태양광 발전 시스템
CN107735941B (zh) 太阳能电池监控装置
KR101727742B1 (ko) 고속 차단 기능을 구비한 태양광 접속반
US20140091625A1 (en) Open fuse detection system for a solar inverter
KR102440143B1 (ko) 태양광 모듈의 음영 및 고장을 감지하기 위한 장치
JP2019201533A (ja) 太陽電池モジュールの劣化判別方法及び劣化判別装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170525

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180525

Year of fee payment: 6