KR101432017B1

KR101432017B1 - control device for PV System

Info

Publication number: KR101432017B1
Application number: KR1020130051088A
Authority: KR
Inventors: 정한석
Original assignee: (주) 주암전기통신
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-08-22

Abstract

The present invention relates to an access control apparatus for a photovoltaic module and, more particularly, to an access control apparatus for a photovoltaic module which forms a number of groups of photovoltaic modules disposed on a photovoltaic panel, always maintains an available state by connecting groups with available photovoltaic modules if parts of the photovoltaic modules are defective, and automatically connecting the photovoltaic modules by using power generated from the photovoltaic modules themselves, thereby simplifying the structure of the access control apparatus, lowering manufacturing costs, and increasing reliability. To this end, the apparatus includes a packet unit to provide a plurality of packet modules by dividing a string, in which a plurality of photovoltaic modules are serially connected; an inverter to receive output power of the string through an input terminal to convert the received power into alternate current (AC) power; and a packet switching unit having a switch driven by output power of each packet module for each packet module, in which the switch of a defective packet module forms a current path to allow a neighboring packet module to access the input terminal of the inverter.

Description

[0001] DESCRIPTION [0002] CONTROL DEVICE FOR PV SYSTEM [

본 발명은 태양 광 모듈 접속제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지판에 배치되는 태양전지 모듈을 몇 개씩 그룹으로 형성하고, 태양전지 모듈 중 일부에 불량이 발생하더라도, 가용한 태양전지 모듈을 포함하는 그룹끼리 연결하여 항시 가용한 상태로 유지하도록 하는 것은 물론, 태양전지 모듈 자체에서 생성되는 전원을 이용하여 자동으로 연결 작업을 수행토록 함으로써 접속제어 장치에 대한 구조의 간략화, 낮은 생산비용 및 높은 신뢰성을 추구하는 태양 광 모듈 접속제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a solar module connection control apparatus, and more particularly, to a solar module connection control apparatus that includes a plurality of solar cell modules arranged in a solar panel and grouped into a plurality of solar cell modules, The solar cell modules are connected to each other and are always kept in a usable state. In addition, the connection operation is automatically performed using the power generated by the solar cell module itself, thereby simplifying the structure of the connection control device, And more particularly to a photovoltaic module connection control device for pursuing reliability.

통상적으로, 태양 광 발전 시스템은 반도체가 태양 광에 노출될 때, 발생하는 광전효과를 이용하는 태양전지 모듈(Solar cell)을 직렬로 연결하여 필요한 전압의 전원을 얻도록 구성된다. Generally, a solar power generation system is configured to connect a solar cell module using a photoelectric effect generated when a semiconductor is exposed to sunlight, in series to obtain a power source of a required voltage.

이를 위해, 기존의 태양 광 발전 시스템은 태양전지 모듈을 복수 개 직렬 연결하는 스트링(String)을 하나의 단위로 간주하며, 태양 광 발전 시스템의 출력 전류를 증대시키기 위해, 복수의 스트링 모듈을 최종 단에서는 병렬로 연결하고 있다.To this end, a conventional photovoltaic power generation system regards a string in which a plurality of solar cell modules are connected in series as a unit, and in order to increase the output current of the solar power generation system, Are connected in parallel.

따라서, 기존의 태양 광 발전 시스템은 복수의 태양전지 모듈이 직결되는 형태의 스트링과, 복수의 스트링을 병렬로 연결하여 필요한 전류를 얻기 위한 접속반을 요구한다.Therefore, a conventional solar power generation system requires a string in which a plurality of solar cell modules are directly connected, and a connection bar for connecting a plurality of strings in parallel to obtain a necessary current.

한편, 태양 광 발전 시스템에서 기본 단위인 스트링은 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되어 구성되므로, 직렬로 연결된 태양전지 모듈들 중 어느 하나라도 파손되거나, 열화되는 경우, 전체 스트링이 제 기능을 하지 못할 수 있다. 즉, 스트링 자체가 무력화될 수 있다. On the other hand, since a string, which is a basic unit in a photovoltaic power generation system, is constituted by connecting a plurality of solar cell modules in series, if any one of the solar cell modules connected in series is damaged or deteriorated, . That is, the string itself can be disabled.

이 경우, 태양 광 발전 시스템은 AS(After Service)를 위한 인력을 동원하여 불량이 발생한 태양전지 모듈을 찾아 교체하여야 하므로, 불량 태양전지 모듈을 포함하는 태양 광 발전 시스템의 전력 생산은 AS를 받을 때까지 차질을 빚을 수 있다. In this case, the photovoltaic power generation system needs to find and replace the defective photovoltaic module by using the manpower for the after service (AS), so that the power generation of the photovoltaic power generation system including the defective photovoltaic module It can be disrupted.

이러한 문제에 대해 대한민국 등록특허 10-1086505는 태양 광 발전모듈 각각에 센싱 장치를 부가하고, 각 센싱 장치로부터 데이터를 수집하여 각 태양 광 발전모듈의 불량 여부를 판단하는 태양 광 모듈 모니터링 시스템을 제안한 바 있다.Korean Patent Registration No. 10-1086505 discloses a solar module monitoring system that adds a sensing device to each solar module and collects data from each sensing module to determine whether each solar module is defective have.

등록특허 10-1086505는 태양 광 발전모듈을 자동으로 모니터링 후, 태양전지 모듈에 대한 불량 발생 여부를 실시간으로 파악할 수 있다는 점에서 기존의 태양 광 발전 시스템에 비해 진보된 기술을 선보였다. 그러나, 등록특허 10-1086505는 태양전지의 모니터링 결과를 통해 종래에 비해 신속한 유지 보수가 가능한 장점은 있으나, 스스로 불량을 치유할 수는 없었으며, 결국 별도의 AS를 받을 때까지 태양 광 발전모듈의 전력생산은 중단되는 것이다.Patent No. 10-1086505 disclosed advanced technology compared to the existing solar power generation system in that it can detect in real time whether a failure occurs in the solar cell module after automatically monitoring the solar power generation module. However, in the patent document 10-1086505, there is an advantage that maintenance can be performed more quickly than the conventional one through monitoring results of the solar cell, but it was not possible to heal the defect by itself. Thus, until the separate AS is received, Power generation is discontinued.

통상 대한민국의 경우 태양 광 발전에 적합한 일조시간이 대략 4-6시간 범위인 것을 감안하면, 태양 광 발전모듈에 불량이 발생 시, 태양 광 발전 시스템이 어느 정도의 불량은 스스로 유지 보수가 되도록 하는 것이 요구될 수 있다.Considering that the sunshine time suitable for solar power generation in the Republic of Korea is usually in the range of 4-6 hours, when the solar power generation module is defective, the solar power generation system is required to maintain some defects on its own May be required.

본 발명의 목적은 태양 광 발전 시스템에 마련되는 태양전지 모듈 중 정상적인 것들만 선택적으로 연결하되, 별도의 프로세서나 PLC를 요구하지 않으며, 정상적인 태양전지 모듈에서 자체 출력되는 전원을 이용하여 정상적인 태양전지 모듈만을 연결하는 태양 광 접속제어 장치를 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a solar cell module capable of selectively connecting only normal ones of solar cell modules provided in a solar power generation system without requiring a separate processor or PLC and using only a normal solar cell module And to provide a photovoltaic connection control device for connecting the photovoltaic device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조, 저렴한 비용 및 높은 신뢰성을 제공하는 태양 광 접속제어 장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a solar optical connection control apparatus which provides a simple structure, low cost and high reliability.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되어 형성되는 스트링(String)을 구획하여 복수의 패킷모듈을 형성하는 패킷부, 입력단으로 상기 스트링의 출력 전원을 인가받아 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 상기 각 패킷모듈의 출력 전원에 의해 구동되는 스위치가 상기 각 패킷모듈 마다 구비되며, 불량이 발생한 패킷모듈에 대한 스위치는 이웃하는 타 패킷모듈이 상기 인버터의 입력단에 접속되도록 전류패스를 형성하는 패킷 스위칭부에 의해 달성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell module comprising: a packet unit for forming a plurality of packet modules by dividing a string formed by connecting a plurality of solar cell modules in series; A switch for a packet module in which a failure occurs is provided with a current path such that a neighboring packet module is connected to an input terminal of the inverter, And a packet switching unit for forming a packet.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 스트링(String)을 형성하기 위해, 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되는 태양 광 모듈의 접속제어 장치에 있어서, 입력단으로 상기 스트링의 출력 전원을 인가받아 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 상기 각 태양전지 모듈마다 마련되며, 상기 각 태양전지 모듈 중 출력 전원을 생성하지 못하는 불량 태양전지 모듈과 직결되는 타 태양전지 모듈의 전원 출력단과 상기 인버터의 입력단 사이에 전류패스를 형성하는 태양전지 모듈 스위칭부에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a connection control apparatus for a solar module in which a plurality of solar modules are connected in series to form a string, the output power of the string being input to an input terminal, And a current path is formed between a power output terminal of another solar cell module directly connected to the defective solar cell module which is not provided with an output power of each of the solar cell modules and an input terminal of the inverter And a solar cell module switching unit for performing the solar cell module.

본 발명에 따르면, 태양전지 모듈에서 출력되는 자체 전원에 의해 구동하며, 태양전지판을 구성하는 태양전지 모듈들 중 일부에 불량이 발생하더라도 전체 태양전지판에서 출력 전원이 꾸준히 생성될 수 있도록 한다.According to the present invention, the output power of the entire solar panel can be constantly generated even if some of the solar modules constituting the solar panel are defective.

또한, 태양전지 모듈을 몇 개의 그룹으로 구획하여 각 그룹 또는 각 그룹에 포함되는 태양전지 모듈 단위로 전류 패스를 형성하도록 제어하고, 각 그룹 또는 각 그룹에 포함되는 태양전지 모듈의 출력 전원이 인버터가 동작 가능한 수준으로 제공되도록 함으로써 태양 광 발전 시스템이 끊임없이 동작되도록 할 수 있다.In addition, the solar cell modules are divided into several groups and controlled to form current paths in units of solar cell modules included in each group or each group, and the output power of the solar cell modules included in each group or each group is controlled by the inverter So that the solar power generation system can be made to operate continuously.

이때, 그룹 단위의 출력 전원으로 구동하는 스위칭부에 의해 정상적인 그룹 또는 그룹에 포함되는 태양전지 모듈 사이에 전류패스를 형성하므로 별도의 PLC나 프로세서를 요구하지 않는다. 이에 따라, 본 발명은 태양전지 모듈의 제어를 위한 구조가 간단하고, 낮은 비용만이 소요되며, 그럼에도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.At this time, since a current path is formed between the solar cell modules included in the normal group or the group by the switching unit driven by the output power of the group unit, no separate PLC or processor is required. Accordingly, the present invention is simple in structure for controlling the solar cell module, requires only a low cost, and can still achieve high reliability.

도 1은 본 발명에 따른 태양 광 모듈 접속제어 장치가 적용될 태양 광 발전 시스템에 대한 사시도를 도시한다.
도 2는 태양전지 모듈을 그룹화하는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 3은 스트링을 구성하는 패킷모듈의 접속구조에 대한 참조도면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다.
도 5는 인버터의 입력단, 즉 양(+) 입력단과 음(-) 입력단에 대한 패킷모듈의 전류패스에 대한 참조도면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다.
도 8은 본 발명에서 이용되는 스위치의 하나인 릴레이에 대한 사시도를 도시한다. FIG. 1 is a perspective view of a solar power generation system to which a solar cell module access control apparatus according to the present invention is applied.
Figure 2 shows a reference diagram for an example of grouping solar cell modules.
Fig. 3 shows a reference drawing of a connection structure of a packet module constituting a string.
4 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a reference diagram for the current path of the packet module to the input of the inverter, i.e. the positive (+) and negative (-) inputs.
Fig. 6 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 7 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 8 shows a perspective view of a relay, which is one of the switches used in the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 태양 광 모듈 접속제어 장치가 적용될 태양 광 발전 시스템에 대한 사시도를 도시한다.FIG. 1 is a perspective view of a solar power generation system to which a solar cell module access control apparatus according to the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 태양 광 발전 시스템은 복수의 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)로 구성되는 태양전지판을 구비하고 태양전지판을 구성하는 각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)은 점선에 따라 직선으로 연결될 수 있다. 이러한 직렬 구조에 따라, 각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)에서 출력되는 전압이 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)의 개수에 따라 증가할 수 있는 것이다. 1, the photovoltaic power generation system includes a solar cell plate composed of a plurality of solar cell modules (Cell 1 to Cell 12), and each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) Can be connected in a straight line. According to such a serial structure, the voltage output from each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) can be increased in accordance with the number of solar cell modules (Cell 1 to Cell 12).

예컨대 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12) 각각이 25V 전압에 2A 전류 출력을 생성하는 경우, 이들 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)을 직렬로 연결하면, 전체 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)에 의해 생성되는 전원은 300V의 전압과 2A의 전류를 갖는 직류 전원일 수 있다.For example, when each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) generates a 2A current output with a voltage of 25 V, when these solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) are connected in series, 12 may be a DC power source having a voltage of 300V and a current of 2A.

여기서, 각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)이 직렬로 연결된 것을 스트링(String)이라 하는데, 하나의 스트링은 각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)이 직렬 연결된 것이므로 스트링을 구성하는 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)의 개수에 따라 출력전압은 비례하여 증가하고, 출력전류는 각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)의 단위 출력전류와 동일한 값이 된다.Here, the series connection of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) is referred to as a string. Since one string is connected to each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) in series, The output voltage increases in proportion to the number of the modules (Cell 1 to Cell 12), and the output current becomes the same value as the unit output current of each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12).

이러한 스트링 구조를 이루는 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12) 중 어느 하나라도 불량이 발생하는 경우, 직렬로 연결되는 전류 패스가 끊어지게 된다. 즉, 태양 광 발전 시스템에서 출력되는 전원이 차단되는 것이다.If any one of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) having such a string structure is defective, the current path connected in series is cut off. That is, the power output from the solar power generation system is cut off.

본 출원인은 이러한 문제의 해결을 위해, 스트링을 구성하는 각각의 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)을 몇 개의 그룹으로 구획하고, 각 그룹별 전류패스 설정을 통해 스트링의 전류패스 차단 문제를 해결하고자 한다. 이는 도 2를 함께 참조하여 설명하도록 한다.In order to solve this problem, the applicant of the present invention has proposed a method of dividing each solar cell module (Cell 1 to Cell 12) constituting a string into several groups and solving the current path blocking problem of the string I want to. This will be described with reference to FIG.

도 2는 태양전지 모듈을 그룹화하는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다. Figure 2 shows a reference diagram for an example of grouping solar cell modules.

도 2를 참조하면, 스트링을 구성하는 12개의 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)은 4개의 그룹으로 구획될 수 있으며, 각 그룹은 패킷모듈이라 칭하도록 한다. 12개의 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)을 4개의 패킷모듈로 구획하면, 각 패킷모듈(111 내지 114)은 3개의 태양전지 모듈로 구성되며, 각 패킷모듈(111 내지 114)의 출력 전원은 단위 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12 중 어느 하나)의 3배수가 된다. 스트링을 구성하는 패킷모듈(111 내지 114)의 접속구조는 도 3에 도시된 바와 같다.Referring to FIG. 2, the twelve solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) constituting the string can be divided into four groups, and each group is referred to as a packet module. Each of the packet modules 111 to 114 is constituted by three solar battery modules, and the output power of each of the packet modules 111 to 114 is divided into four packet modules, Is three times that of the unit solar cell module (any one of Cell 1 to Cell 12). The connection structure of the packet modules 111 to 114 constituting the string is as shown in FIG.

도 2에서는 3개의 태양전지 모듈을 하나의 그룹으로 만들어 패킷모듈을 형성하였으나, 2개의 태양전지 모듈을 하나의 패킷모듈로 구성하거나, 4개 또는 그 이상의 태양전지 모듈을 하나의 패킷모듈로 구성할 수도 있는 것이다. 다만 한정하지는 않는다.In FIG. 2, three solar cell modules are grouped into a packet module. However, two solar cell modules may be formed by one packet module, or four or more solar cell modules may be formed by one packet module It is possible. However, it is not limited.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다.4 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치는 패킷부(110), 패킷 스위칭부(120) 및 인버터(140)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the photovoltaic connection control apparatus according to the embodiment may include a packet unit 110, a packet switching unit 120, and an inverter 140.

패킷부(110)는 도 1과 도 2에서 스트링을 구성하는 태양전지 모듈을 복수로 구획한 것으로, 둘, 셋 또는 그 이상의 수에 따른 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12 중 적어도 둘 이상)로 구성되는 패킷모듈을 형성할 수 있다. 패킷모듈(111 내지 114)은 태양전지 모듈(Cell 1 Cell 12 중 어느 하나)의 개수에 따라 출력 전원의 전압이 증대될 수 있다. 예컨대, 패킷모듈(111 내지 114)이 각각 3개의 태양전지 모듈(Cell 1 Cell 12 중 셋)로 구성되고, 개별 태양전지 모듈의 출력 전원이 전압 25V에 전류 2A인 경우, 각 패킷모듈(111 내지 114)의 출력 전원은 75V 전압과 2A의 출력전원을 가질 수 있다.The packet unit 110 divides a plurality of solar cell modules constituting a string in FIG. 1 and FIG. 2 into a plurality of solar cell modules (at least two of Cell 1 to Cell 12) corresponding to two, The packet module can be formed. The packet modules 111 to 114 can increase the voltage of the output power depending on the number of the solar cell modules (any one of the Cell 1 cells 12). For example, when the packet modules 111 to 114 are each composed of three solar cell modules (three of Cell 1 Cell 12), and the output power of the individual solar cell modules is the current 2A at the voltage 25V, 114 may have a voltage of 75V and an output power of 2A.

패킷 스위칭부(120)는 각 패킷모듈(111 내지 114)에서 출력되는 전원에 의해 구동하는 스위치를 각 패킷모듈(111 내지 114)별로 개별적으로 구비하며, 각 패킷모듈(111 내지 114)에서 출력되는 출력 전원에 의해 구동되는 특징을 갖는다. The packet switching unit 120 includes switches individually driven by power supplies output from the respective packet modules 111 to 114 for each of the packet modules 111 to 114, And is driven by an output power supply.

각 패킷모듈(111 내지 114)에 의해 구동하는 스위치는 기계식 릴레이(Relay) 또는 전자식 릴레이일 수 있다. 기계식 또는 전자식 릴레이(이하, 통칭하여 릴레이라 한다)는 각 패킷모듈(111 내지 114)에서 출력되는 출력 전원에 의해 구동하여 전류패스를 설정하므로 전류패스 설정을 위해, 별도의 프로세서나 PLC를 요구하지 않는 특징이 있다. 예컨대, 패킷모듈(111)은 릴레이(121)에만 출력 전원을 제공하고, 패킷모듈(112)은 릴레이(122)에만 출력 전원을 제공하고, 패킷모듈(113)은 릴레이(123)에만 출력 전원을 제공하며, 패킷모듈(114)은 릴레이(124)에만 출력 전원을 제공한다. The switch driven by each packet module 111-114 may be a mechanical relay or an electronic relay. A mechanical or electronic relay (hereinafter collectively referred to as a relay) is driven by an output power from each of the packet modules 111 to 114 to set a current path so that a separate processor or PLC is required There are features that do not. For example, the packet module 111 provides output power only to the relay 121, the packet module 112 provides output power only to the relay 122, and the packet module 113 only supplies the output power to the relay 123 And the packet module 114 provides the output power to the relay 124 only.

패킷 스위칭부(120)는 정상적으로 작동되는 패킷모듈(111 내지 114 중 적어도 하나 이상)만을 직렬 연결되도록 함으로써, 정상적인 패킷모듈(111 내지 114 중 적어도 하나 이상)의 직렬 출력 전원이 인버터(140)로 인가되도록 한다. 인버터(140)는 패킷모듈(111 내지 114) 중 어느 하나에 불량이 발생하는 경우 패킷모듈(111 내지 114)에서 인가되는 출력 전원의 전압이 감소될 수 있다. 이때, 출력 전원의 전압이 감소 되더라도 인버터(140)가 정상 작동될 수 있도록 하기 위해서는 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈의 수를 가감할 수 있다. 예컨대, 인버터(140)의 입력 전압 범위가 넓은 경우, 즉, 인버터(140)로 인가되는 출력 전원의 전압이 낮아도 인버터(140)가 작동 가능한 경우에는 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈의 수를 3개 또는 그 이상이 하나의 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하도록 태양전지 모듈의 수를 결정할 수 있고, 반대의 경우, 즉 인버터(140)의 입력 전압 범위가 좁은 경우에는 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈의 수를 둘 또는 셋으로 결정할 수 있는 것이다. 즉, 각 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈의 수는 인버터(140)의 작동 범위에 따라 결정될 수 있다.The at least one of the normal packet modules 111 to 114 is connected in series so that the serial output power of the normal packet modules 111 to 114 is supplied to the inverter 140 . The inverter 140 can reduce the voltage of the output power applied from the packet modules 111 to 114 when any one of the packet modules 111 to 114 is defective. At this time, the number of solar modules constituting the packet modules 111 to 114 can be increased or decreased to enable the inverter 140 to operate normally even if the voltage of the output power source is reduced. For example, when the input voltage range of the inverter 140 is wide, that is, when the inverter 140 is operable even when the voltage of the output power source applied to the inverter 140 is low, The number of solar modules can be determined so that three or more modules constitute one packet module 111 to 114. In the opposite case, that is, when the input voltage range of the inverter 140 is narrow, The number of solar modules constituting the modules 111 to 114 can be determined to be two or three. That is, the number of solar modules constituting each packet module 111 to 114 can be determined according to the operating range of the inverter 140.

릴레이(121)는 노드 N1과 노드 N2 사이에 연결되어 패킷모듈(111)의 출력 전원을 인가받을 수 있다. 릴레이(121)는 패킷모듈(111)에서 출력 전원이 인가될 때는 노드 N1과 노드 N2 사이에 전류패스가 형성되지 않도록 하며, 패킷모듈(111)에서 출력 전원이 인가되지 않을 때는 노드 N1과 노드 N2를 전기적으로 연결상태로 유지하는 NC(Normal Close) 타입의 릴레이일 수 있다. The relay 121 is connected between the node N1 and the node N2 and can receive the output power of the packet module 111. [ The relay 121 prevents a current path from being formed between the node N1 and the node N2 when the output power is applied from the packet module 111. When the output power is not applied from the packet module 111, (Normally Closed) type relay that maintains the electric connection state of the electric motor.

릴레이(122)는 노드 N2와 노드 N3 사이에 연결되며, 패킷모듈(112)에서 출력 전원이 인가될 때는 노드 N2와 노드 N3 사이에 전류패스가 형성되지 않도록 하고 반대의 경우 노드 N2와 노드 N3를 전기적으로 연결하여 노드 N2와 노드 N3 사이에 전류패스가 형성되도록 한다. The relay 122 is connected between the node N2 and the node N3. When the output power is applied in the packet module 112, the current path is not formed between the node N2 and the node N3, and in the opposite case, the node N2 and the node N3 So that a current path is formed between the node N2 and the node N3.

릴레이(123)는 노드 N3와 노드 N4 사이에 연결되며, 패킷모듈(113)에서 출력 전원이 인가될 때는 노드 N3와 노드 N4 사이에 전류패스가 형성되지 않도록 하고 반대의 경우 노드 N3와 노드 N4를 전기적으로 연결하여 노드 N3과 노드 N4 사이에 전류패스가 형성되도록 한다. The relay 123 is connected between the node N3 and the node N4. When the output power is supplied from the packet module 113, the current path is not formed between the node N3 and the node N4. In the opposite case, the node N3 and the node N4 So that a current path is formed between the node N3 and the node N4.

릴레이(124)는 노드 N4와 노드 N5 사이에 연결되며, 패킷모듈(111)에서 출력 전원이 인가될 때는 노드 N4와 노드 N5 사이에 전류패스가 형성되지 않도록 하고 반대의 경우 노드 N4와 노드 N5를 전기적으로 연결하여 노드 N4와 노드 N5 사이에 전류패스가 형성되도록 한다.The relay 124 is connected between the node N4 and the node N5. When the output power is supplied from the packet module 111, the current path is not formed between the node N4 and the node N5. In the opposite case, the node N4 and the node N5 So that a current path is formed between the nodes N4 and N5.

릴레이(121 내지 124)가 각 노드(N1 내지 N5)와 중첩되는 연결관계를 가짐에 따라, 별도의 프로세서나 PLC(Programarble Logic Controller)를 구비하지 않고도 패킷모듈(111 내지 114)에서 출력되는 출력 전원에 의해 자동으로 패킷모듈(111 내지 114)에 대한 전류패스를 형성할 수 있다.Since the relays 121 to 124 have a connection relationship overlapping each of the nodes N1 to N5, the output powers of the packet modules 111 to 114, which are output from the packet modules 111 to 114 without having a separate processor or PLC (Programmable Logic Controller) Lt; RTI ID = 0.0 > 111-114 < / RTI >

예컨대, 패킷모듈(112)에 불량이 발생하는 경우, 릴레이(122)는 노드 N2와 노드 N3 사이를 전기적으로 연결하여 전류패스를 형성할 수 있다. 노드 N2와 노드 N3 사이에 전류패스를 형성되면, 패킷모듈(111), 패킷모듈(113) 및 패킷모듈(114)이 직렬 연결된다. 이때, 패킷모듈(112)은 불량으로 인해 출력 전원을 생성하지 못하며, 회로적으로는 출력 전원에 대한 양 출력단(+)과 음(-) 출력단 사이가 내부적으로 끊어진 것과 동일하다. 따라서, 패킷모듈(112)에 불량이 발생하는 경우, 인버터(140)의 입력단, 즉 양(+) 입력단과 음(-) 입력단에 대한 패킷모듈(111 내지 114)의 전류패스는 도 5에 도시된 바와 같다. For example, when a failure occurs in the packet module 112, the relay 122 may electrically connect the node N2 and the node N3 to form a current path. When a current path is formed between the node N2 and the node N3, the packet module 111, the packet module 113 and the packet module 114 are connected in series. At this time, the packet module 112 can not generate an output power due to a failure, and is equivalent to an internal break between the positive output terminal and the negative output terminal for the output power in a circuit. Therefore, when a failure occurs in the packet module 112, the current paths of the packet modules 111 to 114 to the input terminals of the inverter 140, that is, the positive (+) input terminal and the negative Respectively.

도 5를 참조하면, 패킷모듈(112)에 불량이 발생하고, 이에 따라 릴레이(122)가 NC(Normal Close) 상태가 되면, 인버터(140)의 양(+) 입력단은 붉은 실선을 따라 전류패스를 형성하는데, 전류패스는 패킷모듈(111)의 양(+) 출력단과 음(-) 출력단을 지나고 이어서, NC(Normal Close) 상태의 릴레이(122)를 지나고, 이어서, 패킷모듈(113)의 양(+) 출력단과 음(-) 출력단을 지나고, 이어서, 패킷모듈(114)의 양(+) 출력단과 음(-) 출력단을 지나 인버터(140)의 음(-) 입력단으로 전류패스를 형성하게 된다. 5, when a failure occurs in the packet module 112 and the relay 122 is brought into the NC (Normal Close) state, the positive input terminal of the inverter 140 is connected to the positive The current path passes through the positive (+) and negative (negative) output terminals of the packet module 111 and then through the relay 122 in the NC (Normal Close) state, Pass the positive (+) and negative (-) outputs and then pass the positive (+) and negative (-) outputs of the packet module 114 to the negative input of the inverter 140 .

이에 따라, 패킷모듈(112)에 대한 별도의 PLC나 프로세서 또는 프로세서를 포함하는 제어로직을 구비하지 않고도, 실시예에 따른 태양 광 모듈 접속제어 장치는 NC(Normal Close) 상태의 릴레이를 이용하여 출력 전원을 생성하지 못하는 패킷모듈(111 내지 114)을 인버터(140)와의 전류패스에서 제외시켜 정상적인 패킷모듈로만 스트링을 구성할 수 있는 것이다. Accordingly, the PV module connection control apparatus according to the embodiment can output the PV module using the relay in the NC (Normal Close) state without the PLC, the processor or the control logic including the processor for the packet module 112 The packet modules 111 to 114, which can not generate power, are excluded from the current path to the inverter 140, so that only the normal packet module can construct a string.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다. Fig. 6 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 태양전지판을 구성하는 태양전지 모듈(140a 내지 140i) 각각에 대한 스위치가 마련되며, 각 스위치는 태양전지 모듈(140a 내지 140l)에서 출력되는 출력 전원에 의해 노드와 노드 사이를 온-오프 제어하는 릴레이(기계식 릴레이 또는 전자식 릴레이, 이하 생략함)일 수 있다. Referring to FIG. 6, switches are provided for each of the solar cell modules 140a to 140i constituting the solar panel, and each switch is connected between the node and the node by the output power outputted from the solar cell modules 140a to 1401 (Mechanical relay or electronic relay, not shown) for on-off control.

도 6의 실시예는 앞서, 도 4와 도 5를 통해 설명한 제1실시예와 유사하되, 다만 제1실시예의 패킷모듈을 대신하여 태양전지 모듈(140a 내지 140i)로 대체된 것에서 차이가 있다. The embodiment of Fig. 6 is similar to the first embodiment described above with reference to Figs. 4 and 5, except that it is replaced by the solar cell modules 140a to 140i instead of the packet module of the first embodiment.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치는 태양전지 모듈(140a 내지 140i), 태양전지 스위칭부(130) 및 인버터(140)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 6, the photovoltaic device according to an embodiment of the present invention may include solar cell modules 140a to 140i, a solar cell switching unit 130, and an inverter 140.

태양전지 모듈(140a 내지 140i)은 도 1을 통해 설명된 바와 같이, 태양전지판을 구성하며, 이웃하는 태양전지 모듈끼리 직렬 연결되어 하나의 스트링을 이룰 수 있다. As described with reference to FIG. 1, the solar cell modules 140a to 140i constitute a solar cell panel, and adjacent solar cell modules may be connected in series to form a single string.

태양전지 모듈(140a 내지 140i) 각각에 대해 릴레이(130a 내지 130i)가 할당되며, 릴레이(130a 내지 130i)는 각각,Relays 130a to 130i are assigned to each of the solar modules 140a to 140i,

스위치(130a)는 노드 N1과 노드 N2 사이를 온-오프하고,The switch 130a turns on and off between the node N1 and the node N2,

스위치(130b)는 노드 N2와 노드 N3 사이를 온-오프 제어하고, The switch 130b performs on-off control between the node N2 and the node N3,

스위치(130c)는 노드 N3와 노드 N4 사이를 온-오프 제어하며, The switch 130c turns on and off the node N3 and the node N4,

스위치(130i)는 노드 NE와 노드 NE2 사이를 온-오프 제어할 수 있다. The switch 130i can control ON / OFF between the node NE and the node NE2.

만일, 태양전지 모듈(140b)에 불량이 발생하여 불량 태양전지 모듈(140b)이 되는 경우, 인버터(140)의 입력단 중 양(+) 입력단과 음(-) 입력단 사이의 전류패스는 전술한 도 5를 통해 설명된 바와 같다. If a fault occurs in the solar cell module 140b to become a defective solar cell module 140b, the current path between the positive (+) input terminal and the negative (-) input terminal of the input terminal of the inverter 140, 5 as described above.

여기서, 릴레이(130a 내지 130i)는 NC(Normal Close) 타입의 것일 수 있다. Here, the relays 130a to 130i may be NC (Normal Close) type.

릴레이(130a 내지 130i)는 태양전지 모듈(140a 내지 140i)에서 출력 전원이 공급될 때에는 각 노드 사이를 개방 상태로 전환하나, 태양전지 모듈(140a 내지 140i)에서 출력 전원이 공급되지 않을 때는 클로우즈 상태, 즉 NC 상태가 된다. When the output power is supplied from the solar cell modules 140a to 140i, the relays 130a to 130i change the open state between the nodes. When the output power is not supplied from the solar cell modules 140a to 140i, , I.e., the NC state.

예컨대, 태양전지 모듈(130b)이 불량 태양전지 모듈인 경우, 릴레이(130b)는 전원공급이 중단되고, 이때, NC 상태, 즉 노드 N2와 노드 N3 사이에 전류패스를 형성하게 되는 것이다. 노드 N2와 노드 N3 사이가 연결될 때의 전류패스는 앞서 도 5를 통해 설명된 바와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다. For example, when the solar cell module 130b is a defective solar cell module, the power supply to the relay 130b is stopped, and at this time, a current path is formed between the nodes N2 and N3. The current path when the node N2 is connected to the node N3 is the same as that described above with reference to FIG. 5, so that redundant description will be omitted.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치에 대한 블록개념도를 도시한다. Fig. 7 shows a block diagram of a solar photovoltaic apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 실시예에 따른 태양 광 접속제어 장치는, 패킷부(110), 패킷 스위칭부(120) 및 인버터(140)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 7, the photovoltaic connection control apparatus according to the embodiment may include a packet unit 110, a packet switching unit 120, and an inverter 140.

패킷부(110)는 도 1과 도 2에서 스트링을 구성하는 태양전지 모듈을 복수로 구획한 것으로, 둘, 셋 또는 그 이상의 수에 따른 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)로 구성되는 패킷모듈(111 내지 114)로 구성될 수 있다. 패킷모듈(111 내지 114)은 단위 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12 중 어느 하나)의 개수에 따라 출력 전원의 전압이 증대될 수 있다.The packet unit 110 includes a plurality of solar cell modules constituting the strings in FIG. 1 and FIG. 2. The packet unit 110 includes a plurality of cell modules (Cell 1 to Cell 12) corresponding to two, three, (111 to 114). The packet modules 111 to 114 can increase the voltage of the output power depending on the number of the unit solar cell modules (any one of Cell 1 to Cell 12).

패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)의 갯수는 인버터(140)의 입력 전압 범위에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 인버터(140)의 허용 입력 전압 범위가 클 경우, 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 태양전지 모듈의 개수는 증가하며, 반대의 경우 감소할 수 있다. 인버터(140)는 패킷모듈(111 내지 114)이 직렬 연결되어 구성되는 스트링의 직류 출력 전원을 교류로 변환할 수 있다.The number of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) constituting the packet modules 111 to 114 can be determined according to the input voltage range of the inverter 140. For example, when the allowable input voltage range of the inverter 140 is large, the number of the solar cell modules constituting the packet modules 111 to 114 increases, and conversely, it may decrease. The inverter 140 can convert the DC output power of the string formed by connecting the packet modules 111 to 114 in series to AC.

패킷 스위칭부(120)는 각 패킷모듈(111 내지 114)에서 출력되는 출력 전원에 의해 구동하는 릴레이(121 내지 124) 및 각 패킷모듈(111 내지 114)를 구성하는 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12) 각각에 대한 모듈 릴레이(121a 내지 124c)를 포함할 수 있다. The packet switching unit 120 includes relays 121 to 124 driven by the output power outputted from the packet modules 111 to 114 and solar cells 121 to 124 constituting the packet modules 111 to 114, 12 for each of the module relays 121a-124c.

릴레이(121 내지 124)는 패킷모듈(111 내지 114)을 그룹 단위로 스트링에서 제외할 것인가를 결정하고,The relays 121 to 124 determine whether to exclude the packet modules 111 to 114 from the string in group units,

모듈 릴레이(121a 내지 124c)는 패킷 모듈(111 내지 114)에 포함되는 개별 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)을 스트링에서 제외할 것인가를 결정할 수 있다. The module relays 121a to 124c can determine whether to exclude the individual solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) included in the packet modules 111 to 114 from the strings.

예컨대, 릴레이(121)는 패킷모듈(111)에서 제공되는 출력 전원에 의해 구동하고, 패킷모듈(111)에서 출력 전원이 제공되면 노드 A와 노드 B 사이가 연결되지 않도록 개방 상태로 전환하고, 만일, 패킷모듈(111)에 불량이 발생하면, 릴레이(121)로 제공되는 패킷모듈(111)의 출력 전원이 차단되며, 이때, 릴레이(121)는 노드 A와 노드 B가 연결되도록 한다. 즉, 릴레이(121)는 패킷모듈(111)에서 제공되는 출력 전원이 차단되면, 노드 A와 노드 B를 연결하도록 구성되며, 통상 전원이 차단되었을 때의 전류패스가 형성되는 연결 구조의 릴레이를 NC(Normal Close) 타입 릴레이라 한다.For example, the relay 121 is driven by the output power provided by the packet module 111, and when the output power is supplied from the packet module 111, the relay 121 switches to the open state so that the node A and the node B are not connected, The output power of the packet module 111 provided to the relay 121 is cut off and the relay 121 connects the node A and the node B. At this time, That is, when the output power provided from the packet module 111 is cut off, the relay 121 is configured to connect the node A and the node B, and the relay of the connection structure in which the current path is formed when the power is normally turned off is called the NC (Normal Close) type relay.

한편, 패킷 스위칭부(120)는 각 개별 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)에 대해서도 동일한 방식으로 작동될 수 있다.Meanwhile, the packet switching unit 120 may be operated in the same manner for each individual solar cell module (Cell 1 to Cell 12).

각 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)은 병렬 연결되는 모듈 릴레이(121a 내지 124c)를 구비하는데, 각 모듈 릴레이(121a 내지 124c)는 개별 태양전지 모듈(Cell 1 내지 Cell 12)에서 출력되는 출력 전원에 의해서만 구동된다. 따라서, 패킷모듈(111 내지 114)을 구성하는 개별 태양전지 모듈(121a 내지 124a) 중 어느 하나의 불량으로 인해 태양전지 모듈을 포함하는 패킷모듈(111 내지 114 중 어느 하나)이 스트링에서 제외되지 않도록 할 수 있다. Each of the solar cell modules (Cell 1 to Cell 12) includes module relays 121a to 124c connected in parallel, and each of the module relays 121a to 124c outputs an output It is driven only by the power source. Therefore, it is possible to prevent any one of the packet modules 111 to 114 including the solar cell module from being excluded from the string due to the failure of any one of the individual solar cell modules 121a to 124a constituting the packet modules 111 to 114 can do.

일 예로서, 패킷모듈(111)의 태양전지 모듈(Cell 2)에 불량이 발생하는 경우, 태양전지 모듈(Cell 2)를 제외한 태양전지 모듈(Cell 1, Cell 3)은 패킷모듈(111)을 구성할 수 있으며, 태양전지 모듈(Cell 2)을 제외하고 직렬 연결될 수 있다. 즉, 패킷모듈(111)은 태양전지 모듈(Cell 1, Cell 3)로 구성될 수 있는 것이다. 이에 따라, 패킷모듈(111) 전체를 제외하지 않고, 패킷모듈(111)을 구성하는 일부 태양전지 모듈(Cell 2)만을 제외시킨 채 끊임없이 태양 광 발전을 수행할 수 있도록 한다. For example, when a failure occurs in the solar cell module (Cell 2) of the packet module 111, the solar cell modules (Cell 1, Cell 3) except for the solar cell module (Cell 2) And can be connected in series except for the solar cell module (Cell 2). That is, the packet module 111 may be configured as a solar cell module (Cell 1, Cell 3). Accordingly, the solar cell can be constantly generated without removing only the solar cell module (Cell 2) constituting the packet module 111 without excluding the entire packet module 111.

도 8은 본 발명에서 이용되는 스위치의 하나인 릴레이에 대한 사시도를 도시한다.Fig. 8 shows a perspective view of a relay, which is one of the switches used in the present invention.

도 8을 참조하면, 릴레이는 전원단자(121a, 121b)를 구비하며, 3개의 스위치 단자(121c, 121d 및 121e)를 구비한다. 스위치 단자 중 121e 와 121c는 노드에 결선되며, 중앙의 스위치 단자(121d)는 두 개의 스위치 단자(121c 및 121e) 중 하나와 전기적으로 연결되는 센터 단자일 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 릴레이를 도 4에 도시된 제1실시예에 적용한다고 가정할 때, 도 4의 노드(N1)와 노드(N2) 사이에는 각각 센터 단자(121d)와 스위치 단자(121e)가 결선되어 있다고 볼 수 있다. Referring to FIG. 8, the relay includes power supply terminals 121a and 121b and three switch terminals 121c, 121d, and 121e. Among the switch terminals 121e and 121c are connected to nodes, and the central switch terminal 121d may be a center terminal electrically connected to one of the two switch terminals 121c and 121e. For example, assuming that the relay shown in Fig. 7 is applied to the first embodiment shown in Fig. 4, a center terminal 121d and a switch terminal 121e are provided between the node N1 and the node N2, respectively, ) Are connected.

릴레이의 전원단자(121a, 121b)에 패킷모듈(111)의 출력 전원이 인가되면, 릴레이의 센터 단자(121d)와 스위치 단자(121c)는 단락상태가 되고, 스위치 단자(121e)와 센터 단자(121d)는 개방 상태가 된다. 즉, 도 4에 도시된 릴레이(121)은 노드(N1)와 노드(N2) 사이가 개방 상태가 되는 것이다. When the output power of the packet module 111 is applied to the power supply terminals 121a and 121b of the relay, the center terminal 121d and the switch terminal 121c of the relay are short-circuited and the switch terminal 121e and the center terminal 121d are opened. That is, the relay 121 shown in FIG. 4 is in an open state between the node N1 and the node N2.

이 상태에서 패킷모듈(111)에 불량이 발생하고, 패킷모듈(111)에서 릴레이(111)로 제공되는 출력 전원이 차단되면 스위치 단자(121e)와 센터 단자(121d)는 NC(Normal Close) 상태로 전환되며, NC 상태일 때는 스위치 단자(121e)와 센터 단자(121d)가 단락 상태이므로 노드(N1)와 노드(N2)를 단락시킬 수 있다. In this state, when the packet module 111 is defective and the output power supplied to the relay 111 from the packet module 111 is cut off, the switch terminal 121e and the center terminal 121d are brought into the NC (Normal Close) state In the NC state, since the switch terminal 121e and the center terminal 121d are short-circuited, the node N1 and the node N2 can be short-circuited.

110 : 패킷부 120 : 패킷 스위칭부
140 : 인버터110: Packet unit 120: Packet switching unit
140: Inverter

Claims

A packet unit for dividing a string formed by connecting a plurality of solar cell modules in series to form a plurality of packet modules;
An inverter receiving an output power of the string as an input and converting the output power into an AC power; And
Wherein a switch driven by an output power of each of the packet modules is provided for each of the packet modules and a switch for a packet module in which a failure occurs is configured to perform a packet switching operation in which a neighboring packet module is connected to an input terminal of the inverter, &Lt; / RTI >
Wherein the packet module comprises:
A first packet module and a second packet module,
Wherein the packet switching unit comprises:
The normal packet modules are connected in series except for the packet module in which the failure occurs, and the normal packet modules are serially connected to group them, and the output power of the grouped packet modules is provided to the inverter,
And a first switch and a second switch connected in series between a positive input terminal and a negative input terminal of the inverter, wherein a node commonly connected to the first switch and the second switch includes: ,
(+) Power source output terminal of the first packet module is connected to a positive (+) power source output terminal of the first packet module and a positive (+) power source output terminal of the second packet module, And a negative power output terminal of the second packet module is connected to the negative input terminal,
And a module switch for bypassing the defective solar cell module with respect to each of the individual solar cell modules constituting the packet module,
Wherein the switch comprises:
A relay for setting a current path so that only a packet module normally operated by the output power source of the packet module is serially connected, wherein when the packet module does not provide an output power due to a failure, Is an NC (Normal Close) type relay for blocking the current path so as not to be provided to the input terminal of the inverter.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the first packet module and the second packet module comprise:
Wherein the negative power supply output terminal of the first packet module and the positive power supply output terminal of the second packet module are connected to each other so as to be energized.

delete