KR101326253B1 - 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전기의 태양전지(20)에서 태양의 빛에너지를 변환한 전기를 전력변환장치인 인버터(30)로 연결 공급토록 한 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법을 제공코자 하는 것으로서, 상기 본 발명은 종래 태양광 발전시스템에서 접속반(1)의 일부 고장 시 전체 시스템을 중지시켜야 함으로 해서 지속적인 전력의 생산이 불가능하던 것에 반하여 본 발명의 태양광 발전기용 접속반(1) 및 그 제어방법은 태양전지(20)의 각 모듈별로 각 입력단자(2)를 직렬로 연결하고, 각 입력단자(2)별 태양전지(20)로부터 입력되는 전류를 감시하여 제어할 수 있도록 하여 태양전지(20)의 어레이별로 고장부위를 신속하게 파악함과 더불어서 원격으로 해당 입력단자(2)로의 비정상적인 전력 발생을 차단시킬 수 있음으로써 고장 난 해당 입력단자(2)를 제외한 나머지 입력단자(2)로의 정상적인 전력 생산이 가능토록 하며, 접속반(1)의 입력단자(2)에서 컨버터(40)를 통해서 인버터(30)로 직류전력을 공급할 시 컨버터(40)로의 과전압 및 과전류가 발생되면 평소 릴레이(R)를 통해서 일정하게 공급되던 전력을 차단하고, 퓨즈(F)를 통해서 직류전력을 공급할 수 있도록 제어하여 작동 신뢰성과 안정성의 배가 및 원격제어를 통한 사용자의 편의성을 향상과 태양광 발전기를 최적화시킬 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있다.

Description

태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법{Photovoltaic power generator connection board and its control method}
본 발명은 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 태양광 발전기의 태양전지에서 태양의 빛에너지를 변환한 전기를 전력변환장치인 인버터로 연결 공급토록 한 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전시스템은 태양의 빛을 받아서 P형 반도체와 N형 반도체의 전위 차이로 전기를 일으키는 최소단위인 셀(cell)을 조합하여 전기를 꺼내는 최소단위인 모듈(module)로 구성하며, 상기 모듈을 직렬 또는 병렬로 복수 개 조합되게 구성한 어레이(array)로 이루어진 태양전지가 구비되며, 이때 태양의 위치, 즉 태양의 궤적에 따라서 회전 및 틸팅되는 위치추적장치를 추가적으로 설치할 수 있으며, 이러한 태양광 발전시스템에는 태양전지에서 생성된 전기를 인버터(inverter)로 공급해주도록 전기적으로 배선 연결된 접속반이 구비되며, 이러한 종래 접속반은 대한민국 등록특허 930132호(2009년 12월 8일자 공고)에 게재된 바와 같이 예전부터 사용되던 태양광 발전시스템에서 태양전지의 어레이로부터 공급되는 전력을 축전지로 충전하거나 인버터로 공급하는 기능만을 수행하던 기술에서 나아가, 태양전지 각 직렬 모듈군으로부터 발전된 직류전원을 병렬군으로 조합하여 인버터에 안정적으로 직류전원을 공급하고, 태양전지 전압과 전류를 감시할 수 있는 모니터링 기능이 구비되도록 한 것으로서, 이러한 공지의 접속반은 단순히 접속반에서 인버터로 출력되는 출력전압과 전류를 실시간으로 모니터링하여 디스플레이부를 통해 표시를 하므로 접속반에서 고장이 발생할 경우 빠르게 대처할 수 있다고 기재되어 있으나, 실질적으로 고장이 나면 당황하여 문제 파악 및 해결에 많은 시간과 노력을 경주해야 하며, 모니터링으로 어느 곳에 고장이 발생했는지를 파악하더라도 이를 수리하기 위해서는 태양광 발전시스템 전체의 가동을 중지시킨 다음 수리를 해야 함으로써 태양광 발전시스템에서 일부분의 고장 시 전체 시스템을 멈춰야 하므로 지속적인 전력의 생산이 불가능한 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.
KR 10-0930132 B1 2009. 12. 8.
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 종래 태양광 발전시스템에서 접속반의 일부 고장 시 전체 시스템을 중지시켜야 함으로 해서 지속적인 전력의 생산이 불가능하던 것에 반하여 본 발명의 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법은 태양전지의 각 모듈별로 각 입력단자를 직렬로 연결하고, 각 입력단자별 태양전지로부터 입력되는 전류를 감시하여 제어할 수 있도록 하여 태양전지의 어레이별로 고장부위를 신속하게 파악함과 더불어서 원격으로 해당 입력단자로의 비정상적인 전력 발생을 차단시킬 수 있음으로써 고장 난 해당 입력단자를 제외한 나머지 입력단자로의 정상적인 전력 생산이 가능토록 하며, 접속반의 입력단자에서 컨버터를 통해서 인버터로 직류전력을 공급할 시 컨버터로의 과전압 및 과전류가 발생되면 평소 릴레이를 통해서 일정하게 공급되던 전력을 차단하고 퓨즈를 통해서 직류전력을 공급할 수 있도록 제어하여 작동 신뢰성과 안정성의 배가 및 원격제어를 통한 사용자의 편의성을 향상과 태양광 발전기를 최적화시킬 수 있는 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법을 제공함에 해결하고자 하는 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법을 제공하되, 상기 태양광 발전기용 접속반은 태양전지의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자와, 각 입력단자에 구비되어 태양전지로부터 입력되는 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 개별전력감지센서와, 각 입력단자에 구비되어 태양전지로부터 입력되는 전력을 개별적으로 차단토록 릴레이로 이루어진 개별전력차단기와, 각 입력단자를 통해서 입력되는 개별 전력을 취합하여 컨버터로 공급할 시 전체 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 전체전력감지센서와, 전체전력감지센서에서 과전압 및 과전류가 감지되면 자동으로 전력을 차단할 수 있도록 릴레이가 구비된 전체전력차단기와, 전체전력차단기의 릴레이 오작동 시 전체전력차단기의 릴레이와 병렬로 연결 설치된 퓨즈를 통해서 수개의 입력단자에서 취합된 전체 전력이 컨버터로 원활하게 공급되도록 릴레이와 퓨즈로 각각 회로를 전환시킬 수 있게 연결 구성된 전환스위치와, 상기 개별전력감지센서에서 검출된 전압 및 전류값을 입력단자별로 상대 비교하여 모니터링 및 개별전력차단기를 작동시키거나 전체전력감지센서에서 검출된 전압 및 전류값을 데이터베이스에 저장된 전력수치의 한계보다 높은 과전압 및 과전류가 흐를 시 모니터링 및 전체전력차단기를 작동시키도록 구성된 제어부와, 제어부에 설치되어 개별전력감지센서와 전체전력감지센서에서 감지된 상태를 접속반 내외부에 설치된 LCD모니터 등의 디스플레이장치, 통제실의 모니터링장치, 관리자의 스마트폰 등으로 유선 또는 무선에 의해서 모니터링할 수 있도록 구성된 통신부와, 접속반 내부에 설치되어 온도와 습도를 감지하여 제어부로 보내도록 구성된 온도·습도감지센서와, 온도·습도감지센서에서 보내온 신호에 따라서 접속반 내부의 온도와 습도를 조절토록 구성된 송풍팬과 히터로 이루어진 온도·습도조절장치와, 상기 수개의 입력단자에서 발전된 직류전력을 취합하여 인버터로 공급하기 전에 전압의 변압을 위해 연결 설치된 DC-DC 컨버터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 발전기용 접속반의 제어방법은 태양전지의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자로 직류전력이 입력되는 개별전력입력단계와, 수개의 입력단자에 설치된 개별전력감지센서에서 입력단자별로 전압 및 전류값을 측정하는 개별전력감지단계와, 상기 개별전력감지단계에서 측정된 각 입력단자별 전압 및 전류값을 데이터베이스에 저장된 수치이하로 낮을 시 상대적으로 비교하여 효율이 저하되는 해당 입력단자를 통한 전력공급을 제어부에서 자동으로 각 입력단자별로 구비된 개별전력차단기에 의해서 차단토록 하는 개별전력차단단계와, 상기 개별전력차단단계에 의해서 전력공급이 차단되지 않은 수개의 입력단자로부터 공급된 개별 직류전력을 취합하는 전체전력취합단계와, 상기 전체전력취합단계에서 취합된 전체 직류전력의 전압 및 전류값을 전체전력감지센서에 의해서 측정하는 전체전력감지단계와, 상기 전체전력감지단계에서 측정된 전체 직류전력의 전압 및 전류값을 제어부의 데이터베이스에 저장된 수치의 한계와 비교하여 과전압 및 과전류가 감지되면 제어부에서 자동으로 전체전력차단기에 의해서 컨버터로의 전력공급을 차단토록 하는 전체전력차단단계와, 상기 전체전력감지단계에서 과전압 및 과전류에 의해서 컨버터로의 전력 차단 시 지속적인 발전을 위하여 입력단자에서 취합된 직류전력이 퓨즈를 통해서 컨버터로 공급되도록 하는 전력전환단계와, 상기 개별전력감지센서와 전체전력감지센서에서 측정된 전력의 상태를 제어부를 통해서 접속반의 디스플레이장치, 통제실의 모니터링장치, 관리자의 스마트폰으로 유선 또는 무선에 의해서 모니터링되게 통신하는 모니터링단계로 이루어지며, 이에 더불어서 태양광 발전기용 접속반의 제어방법은 접속반 내부에 설치된 온도·습도감지센서에서 접속반 내부의 온도와 습도를 감지하는 온도·습도감지단계와, 온도·습도감지단계에서 감지된 접속반 내부의 온도와 습도의 정도에 따라서 송풍팬 또는 히터를 작동시켜서 접속반 내부의 온도와 습도를 조절하는 온도·습도조절단계를 더 구비할 수 있으며, 이때 온도·습도감지단계에서 측정된 접속반 내부의 온도와 습도를 모니터링하도록 할 수 있으며, 모니터링단계에서 취득된 정보에 의해서 관리자가 통제실의 모니터링장치나 스마트폰으로 개별전력차단기, 전체전력차단기, 전환스위치, 온도·습도조절장치 중 어느 하나 또는 둘 이상을 구동시키도록 하는 원격제어단계를 더 구비토록 할 수 있다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법은 태양전지의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자에 개별전력감지센서와 개별전력차단기를 설치하여 수개의 입력단자를 상호 비교하여 효율이 떨어지는 입력단자로의 전력 공급을 차단할 수 있어서 종래 하나의 입력단자가 고장 나면 전체 시스템을 끄고 고장이 난 부분을 수리하던 것에 반하여 본 발명에서는 해당 입력단자만 끄고 나머지 이상 없는 부분은 계속적으로 발전되도록 하면서 고장이 난 부분을 수리하도록 할 수 있으며, 각 입력단자의 직류전력을 취합하여 컨버터로 공급 시 전체전력감지센서와 전체전력차단기를 사용하여 과전압 및 과전류가 발생되면 릴레이를 거쳐서 컨버터로 공급되던 전력 공급을 차단한 후 퓨즈를 거쳐서 컨버터로 공급되도록 함으로써 태양광 발전이 보다 효율적으로 이루어지게 할 수 있다.
이에 더불어 각 입력단자의 개별 직류전력과 수개의 입력단자에서 취합된 전체 직류전력의 상태를 감지하는 개별전력감지센서와 전체전력감지센서 및 접속반 내부의 온도와 습도를 감지하는 온도·습도감지센서에 의해서 접속반의 상태를 모니터링할 시 접속반에 설치되는 디스플레이장치와 통제실에 설치되는 모니터링장치와 더불어 제어부에서 무선으로 관리자의 스마트폰으로도 모니터링이 되도록 하면서 관리자의 스마트폰으로 개별전력차단기와 전체전력차단기를 작동시키거나 송풍팬 또는 히터를 가동시켜서 언제, 어디서나 접속반을 원격으로 제어할 수 있으며, 이로 인하여 접속반의 고장 시 능동적이면서 신속하게 대처할 수 있으므로 사용자의 편의성 배가 및 태양광 발전기의 최적화를 꾀할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 태양광 발전기용 접속반의 세부 구성을 보인 블록도
도 2는 본 발명에서 제공하는 태양광 발전기용 접속반의 제어방법을 보인 전체 흐름도
도 3은 본 발명의 접속반에서 온도 및 습도의 제어방법을 보인 일부 흐름도
상기의 도면들과 더불어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 태양의 빛을 받아서 P형 반도체와 N형 반도체의 전위 차이로 전기를 일으키는 최소단위인 셀을 조합하여 전기를 꺼내는 최소단위인 모듈로 구성한 후 모듈을 직렬 또는 병렬로 복수 개 조합되게 구성한 어레이로 이루어진 태양전지(20)에서 생성된 전기를 인버터(30)로 공급해주도록 전기적으로 배선 연결된 태양광 발전기용 접속반(1) 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상기 접속반(1)은 태양전지(20)에서 발전된 저전압의 직류전력을 고전압의 직류전력으로 DC-DC 컨버터(40)에서 변압하여 인버터(30)로 공급하는 것이다.
우선 상기 본 발명의 태양광 발전기용 접속반(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 태양광 발전기의 태양전지(PV; photovoltaic cell)(20) 모듈에서 생산된 직류전력을 태양광 패널마다 직렬 연결된 수개의 입력단자(2)를 통해서 입력되며, 상기 각 입력단자(2)에는 태양전지(20)로부터 입력되는 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 개별전력감지센서(3)와 태양전지(20)로부터 입력되는 전력을 개별적으로 차단토록 릴레이(R)로 이루어진 개별전력차단기(4)가 구비된다.
이에 더하여 본 발명의 접속반(1)은 상기 수개의 입력단자(2)를 통해서 입력되는 개별 전력을 취합하여 컨버터(40)로 공급할 시 취합된 전체 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 전체전력감지센서(5)가 회로에 설치되며, 취합된 전체 전력을 평소 컨버터(40)로 공급하다가 전체전력감지센서(5)에서 과전압 및 과전류가 감지되면 자동으로 전력을 차단하는 릴레이(R)로 이루어진 전체전력차단기(6)가 구비된다.
이때 과전압 및 과전류의 발생으로 전체전력차단기(6)의 릴레이(R) 오작동에 대비하여 전체전력차단기(6)의 전방에 전체 전력을 공급하는 회로를 전환시켜서 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)와 병렬 연결된 퓨즈(F)를 통해서 전체 전력을 컨버터(40)로 공급되게 하는 전환스위치(7)가 설치되며, 전환스위치(7)에 의해서 전체 전력이 퓨즈(F)를 통해서 공급되다가 과전압 및 과전류가 발생되면 퓨즈(F)가 끊어져서 전체 태양광 발전기의 시스템을 보호할 수 있는 것이다.
상기 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)는 접속반(1) 내부에 구비되는 마이크로프로세서로 이루어진 제어부(8)와 연결 구성되어 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에서 검출된 전압 및 전류값을 입력단자(2)별로 제어부(8) 내의 데이터베이스와 상대 비교 또는 절대 비교하여 모니터링하거나, 입력단자(2)별 전압 및 전류값의 상대 비교에 의해서 개별전력차단기(4)의 릴레이(R)를 작동시켜서 효율이 떨어지는 해당 입력단자(2)의 전력공급을 차단하거나, 수개의 입력단자(2)로부터의 취합된 전체 전력의 전압 및 전류값을 데이터베이스와 절대 비교에 의해서 과전압 및 과전류의 발생 시 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)를 작동시켜서 과전압 및 과전류가 컨버터(40)로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
상기 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)의 전압 및 전류값 측정 원리는 태양전지(20)로부터 받은 전압을 개별 및 전체 전압 및 전류 센서(ASC714)를 통해 센싱을 하고 아날로그 전압 및 전류 값이 출력되도록 하며, 이때 전류값이 -30A일 때 센서의 출력 전압은 0.5V, 전류값이 0A일 때 센서의 출력 전압은 2.5V, 전류값이 30A일 때 센서의 출력 전압은 4.5V가 되는바, 이러한 공식을 1차원 그래프로 계산하면 현재 전류값을 알 수 있고, 전압값은 저항 분배 법칙 Vout = ( R1 / ( R1 + R2 ) ) × Vin을 이용해 현재 전압을 알 수 있으며, 이렇게 얻은 데이터를 가공해 제어부(8) 내의 전압/전류 처리프로세인 고성능 8bit마이크로컨트롤러의 AD변환기(analog to digital converter)를 사용해 데이터를 실시간으로 처리토록 한 것이다.
상기 제어부(8)에는 상기 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에 의해서 검출된 개별 전력과 전체 전력의 값을 모니터링하기 위한 통신부(9)가 구비되며, 상기 제어부(8)에 설치된 통신부(9)는 접속반(1)의 원활한 모니터링을 위하여 기본적으로 유선 및 무선통신을 통합한 통신모듈을 사용함이 바람직한 것으로서, 모니터링을 위하여 유선통신은 RS-485(recommended standard-485) 및 RS-232C(recommended standard-232C)를 사용하며, 무선통신은 와이파이(WI-FI; wireless fidelity) 및 블루투스(bluetooth)를 활용하여 관리자가 장소 및 시간에 구애받지 않고 관리할 수 있으며, 무선통신은 기본적으로 설비지역의 인터넷망을 이용한 와이파이통신을 주로 이용하며, 복잡한 서버의 사용 없이 무선통신이 가능토록 한다.
상기 제어부(8)의 통신부(9)와 유선 및 무선통신으로 연결되는 장치로는 접속반(1)의 내외부에 설치된 CRT모니터, TFT모니터, PDP모니터, LCD모니터, LED모니터, OLED모니터 등 일방적인 디스플레이만 가능한 디스플레이장치(10)나, 통제실의 컴퓨터와 모니터로 이루어진 모니터링장치(11)나, 접속반(1)이나 통제실에 관리자가 부재중일 경우 긴급상황 등을 알릴 수 있도록 무선으로 통신되는 관리자의 스마트폰(12) 등 휴대할 수 있는 각종 단말기 등이 있으며, 특히 본 발명에서는 관리자의 스마트폰(12)으로 태양광 발전 어레이의 진단 및 점검을 요청하도록 하여 스마트폰(12)에 설치된 어플리케이션 등의 프로그램에 의해서 문제가 발생한 지점의 해당 가변장치(개별전력차단기(4), 전체전력차단기(6), 전환스위치(7) 및 후술하는 송풍팬(14a)이나 히터(14b) 등)를 원격으로 조작하여 긴급상황을 해결할 수 있어서 편의성 및 사고처리의 신속성 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
그리고 본 발명의 태양광 발전기용 접속반(1) 내부에는 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 감지하여 제어부(8)로 보내는 온도·습도감지센서(13)가 설치되며, 이러한 온도·습도감지센서(13)에서 감지된 온도와 습도를 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 접속반(1)이 구동되기에 접합한 적정 온도와 습도를 유지하기 위하여 송풍팬(14a)과 히터(14b)로 이루어진 온도·습도조절장치(14)가 구비되며, 상기 온도·습도감지센서(13)에서 제어부(8)로 보내 온 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 상기 통신부(9)를 통해서 모니터링하고, 제어부(8)의 설정에 따라서 자동으로 적정 온도와 습도를 유지하거나, 모니터링 결과를 보고 관리자가 수동으로 적정 온도와 습도를 유지토록 온도·습도조절장치(14)를 조절토록 구성될 수 있으며, 상기 온도·습도조절장치(14)는 온도·습도감지센서(13)에서 온도를 감지한 결과 접속반(1)의 내부 온도가 높으면 송풍팬(14a)을 가동하여 공기를 순환시켜서 접속반(1) 내부의 온도를 낮출 수 있으며, 접속반(1)의 내부 온도가 낮으면 히터(14b)를 가동시켜서 접속반(1) 내부의 온도를 높이며, 접속반(1) 내부의 습도가 높아서 다습한 경우에는 송풍팬(14a)과 히터(14b)를 동시에 가동시켜서 접속반(1) 내부의 습기를 건조시키도록 하면 되는 것이다.
상기 태양전지(20)에서 수개의 입력단자(2)로 입력된 개별 직류전력을 취합하여 전환스위치(7)의 방향에 따라서 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)를 통해서나 퓨즈(F)를 통해서 컨버터(40)로 공급되는 전체 직류전력은 그 자체 전압이 낮아서 인버터(30)로 공급 후 일반 가정이나 공장, 농장 등의 각종 부하에 사용하기가 부적합하므로 인버터(30)로 공급하기 전에 전압을 높이기 위해서 DC-DC 컨버터(40)로 공급 후 승압과정을 거쳐서 인버터(30)로 공급하게 구성되며, 상기 DC-DC 컨버터(40)는 수개의 입력단자(2)에서 취합된 전체 직류전력을 일단 교류전력으로 변환 후 변압기에 의해서 승압(경우에 따라서 강압할 수도 있음)하여 다시 직류전력으로 정류한 다음 인버터(30)로 전압이 높아진 직류전력을 공급하게 되는 것이다.
이와 함께 상기와 같은 구성을 갖는 태양광 발전기용 접속반(1)의 제어방법은 도 2에 도시된 흐름도에서와 같이 먼저 태양전지(20)의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자(2)로 직류전력이 입력되도록 하는 개별전력입력단계(S1)를 거쳐서 수개의 입력단자(2)에 설치된 개별전력감지센서(3)에서 입력단자(2)별로 전압 및 전류값을 측정하는 개별전력감지단계(S2)를 통하여 개별전력감지단계(S2)에서 측정된 각 입력단자(2)별 전압 및 전류값을 데이터베이스에 저장된 전력수치보다 낮을 시 입력단자(2)별로 상대 비교하여 효율이 저하되는 해당 입력단자(2)를 통한 전력공급을 차단하는 개별전력차단단계(S3)가 구비되며, 이는 제어부(8)에서 데이터베이스와 비교하여 효율이 저하되는 입력단자(2)에 구비된 개별전력차단기(4)의 릴레이(R)에서 전력공급회로의 전류가 자동으로 끊어지도록 하여 해당 입력단자(2)에서 직류전력이 발전되지 않도록 함으로써 수개의 입력단자(2)로부터 취합되는 전체 직류전력의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이며, 효율이 저하되는 입력단자(2)가 존재하지 않으면 전체 입력단자(2)로 모두 직류전력이 발전되는 것이다.
그리고 상기 개별전력차단단계(S3)에 의해서 전력공급이 차단되지 않은 수개의 입력단자(2)로부터 공급된 개별 직류전력은 컨버터(40)로 공급되기 전에 취합하는 전체전력취합단계(S4)를 거쳐서 하나의 전체 직류전력으로 취합되며, 이때 취합된 전체 직류전력의 전압 및 전류값을 전체전력감지센서(5)에 의해서 측정하는 전체전력감지단계(S5)를 통해서 제어부(8)로 보내어지면 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 접속반(1) 전체 전력수치의 한계와 비교하여 과전압 및 과전류가 감지되면 이러한 과전압 및 과전류가 컨버터(40)로 공급되는 것을 차단하는 전체전력차단단계(S6)가 구비되며, 이는 제어부(8)에서 데이터베이스와 비교하여 과전압 및 과전류의 감지 시 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)에서 전력공급회로의 전류가 자동으로 끊어지도록 하여 전체 직류전력이 컨버터(40)로 공급되지 않도록 함으로써 과전압 및 과전류에 의해서 접속반(1)의 회로 또는 인버터(30)의 이상을 방지할 수 있는 것이며, 과전압 및 과전류가 흐르지 않으면 전체 직류전력이 모두 컨버터(40)로 공급되는 것이다.
상기와 같이 전체전력차단단계(S6)에서 과전압 및 과전류에 의해서 컨버터(40)로의 전력 차단 시 또는 전체전력차단기(6)의 릴레이(R) 오작동의 발생 시 이후로 지속적인 태양광 발전을 위하여 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)와 병렬 연결된 퓨즈(F)를 통해서라도 컨버터(40)로 전체 직류전력이 공급되도록 전체전력차단기(6)의 릴레이(R) 또는 퓨즈(F)의 전방에 전체 직류전력의 공급을 전체전력차단기(6)의 릴레이(R) 또는 퓨즈(F)로 전력공급의 방향을 선택할 수 있도록 전환스위치(7)에 의한 전력전환단계(S7)가 구비되며, 상기 전력전환단계(S7)에서 전환스위치(7)의 가변동작은 제어부(8)에서 자동으로 제어되도록 하거나, 관리자에 의해서 수동으로 제어되도록 할 수 있는 것이다.
상기 태양광 발전기용 접속반(1)의 제어방법에서는 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에서 측정된 전력의 상태를 제어부(8)의 통신부(9)를 통해서 접속반(1)의 내외부에 설치되는 디스플레이장치(10)나, 통제실의 모니터링장치(11)나, 관리자의 스마트폰(12)으로 유선 또는 무선의 통신모듈에 의해서 모니터링되게 통신하는 모니터링단계(S8)가 더 구비되어 관리자가 접속반(1)의 디스플레이장치(10), 통제실의 모니터링장치(11) 및 휴대하고 있는 스마트폰(12)으로 장소나 시간에 구애받지 않고 어디서나 항상 접속반(1)의 상태를 수시로 확인할 수 있는 것이며, 모니터링단계(S8)에서 취득된 정보에 의해서 관리자가 통제실의 모니터링장치(11)나 스마트폰(12)으로 상기 개별전력차단기(4), 전체전력차단기(6), 전환스위치(7) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 구동시키도록 하는 원격제어단계(S9)를 더 구비할 수도 있는 것이다.
또한 이에 더불어서 태양광 발전기용 접속반(1)의 제어방법에는 도 3에 도시된 바와 같이 접속반(1) 내부에 설치된 온도·습도감지센서(13)에 의해서 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 감지하는 온도·습도감지단계(S10)와, 상기 온도·습도감지단계(S10)에서 감지된 접속반(1) 내부의 온도와 습도의 정도에 따라서 송풍팬(14a) 또는 히터(14b)를 작동시켜서 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 조절하는 온도·습도조절단계(S11)가 더 구비되며, 이때 온도·습도감지단계(S10)에서 측정된 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 모니터링하는 상기 모니터링단계(S8)에 포함되게 할 수 있다.
상기 온도·습도조절단계(S11)는 온도·습도조절장치(14)인 송풍팬(14a)과 히터(14b)를 제어부(8)에 의해서 자동으로 작동시키거나, 관리자에 의해서 수동으로 작동시킬 수 있으며, 통제실의 모니터링장치(11)나 관리자의 스마트폰(12)에 어플리케이션 등의 제어프로그램을 설치하여 제어부(8)로 조절 신호를 보내도록 한 상기 원격제어단계(S9)에 의하여 원격으로도 제어할 수 있으며, 상기 온도·습도조절단계(S11)에서는 접속반(1) 내부의 온도가 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 수치보다 높을 시 송풍팬(14a)을 구동시켜서 내부 온도를 낮추도록 하고, 접속반(1) 내부의 온도가 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 수치보다 낮을 시 히터(14b)를 구동시켜서 내부 온도를 높이도록 하며, 접속반(1) 내부가 습도가 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 수치보다 높아서 다습할 시 송풍팬(14a)과 히터(14b)를 동시에 구동시켜서 내부의 습기를 건조시키는 작동을 하는 것이다.
상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하고 있으나, 본 발명의 기술범주에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이고, 그러므로 본 발명의 보호범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 그와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1:접속반 2:입력단자
3:개별전력감지센서 4:개별전력차단기
5:전체전력감지센서 6:전체전력차단기
7:전환스위치 8:제어부
9:통신부 10:디스플레이장치
11:모니터링장치 12:스마트폰
13:온도·습도감지센서 14:온도·습도조절장치
14a:송풍팬 14b:히터
20:태양전지 30:인버터
40:컨버터 R:릴레이
F:퓨즈
S1:개별전력입력단계 S2:개별전력감지단계
S3:개별전력차단단계 S4:전체전력취합단계
S5:전체전력감지단계 S6:전체전력차단단계
S7:전력전환단계 S8:모니터링단계
S9:원격제어단계 S10:온도·습도감지단계
S11:온도·습도조절단계

Claims (7)

  1. 태양전지(20)의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자(2)와,
    각 입력단자(2)에 구비되어 태양전지(20)로부터 입력되는 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 개별전력감지센서(3)와,
    각 입력단자(2)에 구비되어 태양전지(20)로부터 입력되는 전력을 개별적으로 차단토록 릴레이(R)로 이루어진 개별전력차단기(4)와,
    각 입력단자(2)를 통해서 입력되는 개별 전력을 취합하여 컨버터(40)로 공급할 시 전체 전력의 전압 및 전류값을 감지하는 전체전력감지센서(5)와,
    전체전력감지센서(5)에서 과전압 및 과전류가 감지되면 자동으로 전력을 차단할 수 있도록 릴레이(R)가 구비된 전체전력차단기(6)와,
    전체전력차단기(6)의 릴레이(R)와 병렬로 연결 설치된 퓨즈(F)와,
    수개의 입력단자(2)에서 취합된 전체 전력이 컨버터(40)로 원활하게 공급되도록 병렬 연결된 전체전력차단기(6)의 릴레이(R)와 퓨즈(F)로 각각 회로를 선택적으로 전환시킬 수 있게 연결 구성된 전환스위치(7)와,
    개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에서 검출된 전압 및 전류값을 모니터링하기 위해 데이터화하거나, 검출된 전압 및 전류값에 따라 개별전력차단기(4)와 전체전력차단기(6)를 작동시키도록 구성된 제어부(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반.
  2. 청구항 1에 있어서;
    접속반(1) 내부에 설치되어 온도와 습도를 감지하여 제어부(8)로 보내도록 구성된 온도·습도감지센서(13)와,
    온도·습도감지센서(13)에서 보내온 신호에 따라서 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 조절토록 구성된 송풍팬(14a)과 히터(14b)로 이루어진 온도·습도조절장치(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반.
  3. 청구항 2에 있어서;
    제어부(8)에 설치되어 개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에서 측정된 전압 및 전류값 또는 온도·습도감지센서(13)에서 감지된 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 접속반(1) 내외부에 설치된 디스플레이장치(10), 통제실의 모니터링장치(11), 관리자의 스마트폰(12) 중 어느 하나 또는 둘 이상과 유선 또는 무선에 의해서 연결 구성된 통신부(9)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반.
  4. 태양전지(20)의 각 모듈별로 직렬 연결된 수개의 입력단자(2)로 직류전력이 입력되게 하는 개별전력입력단계(S1)와,
    수개의 입력단자(2)에 설치된 개별전력감지센서(3)에서 입력단자(2)별로 전압 및 전류값을 측정하는 개별전력감지단계(S2)와,
    개별전력감지단계(S2)에서 측정된 각 입력단자(2)별 전압 및 전류값을 데이터베이스에 저장된 수치이하로 낮을 시 상대적으로 비교하여 효율이 저하되는 해당 입력단자(2)를 통한 전력공급을 제어부(8)에서 자동으로 각 입력단자(2)별로 구비된 개별전력차단기(4)에 의해서 차단토록 하는 개별전력차단단계(S3)와,
    개별전력차단단계(S3)에 의해서 전력공급이 차단되지 않은 수개의 입력단자(2)로부터 공급된 개별 직류전력을 취합하는 전체전력취합단계(S4)와,
    전체전력취합단계(S4)에서 취합된 전체 직류전력의 전압 및 전류값을 전체전력감지센서(5)에 의해서 측정하는 전체전력감지단계(S5)와,
    전체전력감지단계(S5)에서 측정된 전체 직류전력의 전압 및 전류값을 제어부(8)의 데이터베이스에 저장된 수치의 한계와 비교하여 과전압 및 과전류가 감지되면 제어부(8)에서 자동으로 전체전력차단기(6)에 의해서 컨버터(40)로의 전력공급을 차단토록 하는 전체전력차단단계(S6)와,
    전체전력감지단계(S5)에서 과전압 및 과전류에 의해서 컨버터(40)로의 전력 차단 시 지속적인 발전을 위하여 전환스위치(7)에 의해서 수개의 입력단자(2)에서 취합된 전체 직류전력이 퓨즈(F)를 통해서 컨버터(40)로 공급되도록 하는 전력전환단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서;
    접속반(1) 내부에 설치된 온도·습도감지센서(13)에서 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 감지하는 온도·습도감지단계(S10)와,
    온도·습도감지단계(S10)에서 감지된 접속반(1) 내부의 온도와 습도의 정도에 따라서 송풍팬(14a) 또는 히터(14b)를 작동시켜서 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 조절하는 온도·습도조절단계(S11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반의 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서;
    개별전력감지센서(3)와 전체전력감지센서(5)에서 측정된 전력의 상태 또는 온도습도감지센서(13)에서 감지된 접속반(1) 내부의 온도와 습도를 제어부(8)를 통해서 접속반(1)의 디스플레이장치(10), 통제실의 모니터링장치(11), 관리자의 스마트폰(12)으로 유선 또는 무선에 의해서 모니터링되게 통신하는 모니터링단계(S8)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서;
    모니터링단계(S8)에서 취득된 정보에 의해서 관리자가 통제실의 모니터링장치(11)나 스마트폰(12)으로 개별전력차단기(4), 전체전력차단기(6), 전환스위치(7), 온도·습도조절장치(14) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 구동시키도록 하는 원격제어단계(S9)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기용 접속반의 제어방법.
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