KR101456241B1 - 태양전지 모듈 이상상태 감지장치 - Google Patents
태양전지 모듈 이상상태 감지장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101456241B1 KR101456241B1 KR1020120139865A KR20120139865A KR101456241B1 KR 101456241 B1 KR101456241 B1 KR 101456241B1 KR 1020120139865 A KR1020120139865 A KR 1020120139865A KR 20120139865 A KR20120139865 A KR 20120139865A KR 101456241 B1 KR101456241 B1 KR 101456241B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- current
- solar cell
- solar
- cell module
- power generation
- Prior art date
Links
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01R19/16504—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed
- G01R19/16523—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed using diodes, e.g. Zener diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
- H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양광으로부터 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양전지모듈의 고장을 식별하기 위한 태양전지모듈 이상상태 감지 장치에 관한 것으로서, 태양전지모듈 표면의 오염이나 기타 사유로 정상적인 동작이 이뤄지지 못하는 경우에 이를 감지 후, 외부 표시장치를 통해 관리자에게 알려줌으로써, 태양광 발전 시스템에 대한 2차 피해를 미연에 예방할 수 있도록 함과 동시에, 태양전지 모듈 이상상태 감지장치의 구성을 단순화시켜 넓은 영역에서 다량의 태양전지모듈이 사용되는 대형 태양광 발전 시스템에 대한 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킨 경제적인 태양전지모듈 이상상태 감지장치에 관한 것으로,
본 발명에 대한 태양전지 모듈 이상상태 감지장치는, 태양광으로부터 전력을 생산하고, 다수 개로 구비되어 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양전지 모듈의 이상상태를 감지하여 외부에 알리는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 상기 태양전지 모듈은 다수의 단위전지 셀이 모여 형성되는 셀 그룹이 다수 구비되며, 상기 셀 그룹에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 셀 그룹이 소정 전압값 이하로 발전하는 경우에 상기 셀 그룹으로 흐르던 전류를 우회 통전시키는 바이패스 다이오드(Bypass Diode), 상기 바이패스 다이오드와 전기적으로 직렬 연결되어 전류가 흐르는 경우 전류를 차단시키는 전류차단 릴레이 스위치 및, 상기 바이패스 다이오드 및 전류차단 릴레이 스위치와 전기적으로 병렬 연결되어 상기 전류차단 릴레이 스위치의 동작으로 전류가 차단되는 경우 상기 차단된 전류가 우회 통전되어 발광하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하여 형성되는 이상상태 감지모듈을; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 대한 태양전지 모듈 이상상태 감지장치는, 태양광으로부터 전력을 생산하고, 다수 개로 구비되어 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양전지 모듈의 이상상태를 감지하여 외부에 알리는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 상기 태양전지 모듈은 다수의 단위전지 셀이 모여 형성되는 셀 그룹이 다수 구비되며, 상기 셀 그룹에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 셀 그룹이 소정 전압값 이하로 발전하는 경우에 상기 셀 그룹으로 흐르던 전류를 우회 통전시키는 바이패스 다이오드(Bypass Diode), 상기 바이패스 다이오드와 전기적으로 직렬 연결되어 전류가 흐르는 경우 전류를 차단시키는 전류차단 릴레이 스위치 및, 상기 바이패스 다이오드 및 전류차단 릴레이 스위치와 전기적으로 병렬 연결되어 상기 전류차단 릴레이 스위치의 동작으로 전류가 차단되는 경우 상기 차단된 전류가 우회 통전되어 발광하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하여 형성되는 이상상태 감지모듈을; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광으로부터 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양전지모듈의 고장을 식별하기 위한 태양전지모듈 이상상태 감지 장치에 관한 것으로서, 태양전지모듈 표면의 오염이나 기타 사유로 정상적인 동작이 이뤄지지 못하는 경우에 이를 감지 후, 외부 표시장치를 통해 관리자에게 알려줌으로써, 태양광 발전 시스템에 대한 2차 피해를 미연에 예방할 수 있도록 함과 동시에, 태양전지 모듈 이상상태 감지장치의 구성을 단순화시켜 넓은 영역에서 다량의 태양전지모듈이 사용되는 대형 태양광 발전 시스템에 대한 설치비용 및 유지보수 비용을 절감시킨 경제적인 태양전지모듈 이상상태 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 태양 에너지원의 무공해성과 그 풍부함으로 인해, 지구 환경 문제와 미래 에너지원 다각화 문제에 대한 대안으로 인식되어 세계 각국에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다.
태양광 발전은, 입사되는 태양광을 전기로 변환하는 단위전지 셀을 여러개 직 병렬하여 원하는 전압과 전류를 생산할 수 있도록 구성되며, 만일 상기 단위전지 셀에 이상이 발생하게 되면 전체 태양광 발전 시스템이 이상 동작을 하게 된다.
따라서, 태양광 발전에 사용되는 태양 전지판은, 다수의 단위전지 셀을 직 병렬 연결하여 하나만의 태양전지 모듈로 구성하지 않고, 여러 개의 단위전지 셀을 연결하여 하나의 셀 그룹을 형성하고 다시 상기 다수의 셀 그룹을 연결하여 하나의 태양전지 모듈을 구성하게 된다. 여러 개의 셀 그룹으로 구성된 다수의 태양전지 모듈은, 각각의 상기 태양전지 모듈에 구비되는 외부 접속 단자함(Junction Box)를 통해, 다시 서로 직 병렬 연결되어 최종적인 전압과 전류를 생산할 수 있도록 구성됨으로써, 각각의 외부 접속 단자함을 통해 서로 연결된 다수의 태양전지 모듈 중 하나가 이상 동작되는 경우에는 이상동작 하는 태양전지모듈만을 제거하거나, 교환 연결시켜 전체 태양광 발전 시스템의 이상작동이나, 비효율적 발전을 예방할 수 있게 된다.
종래, 전체 태양광 발전 시스템의 발전 효율이나 이상작동에 직접적인 영향을 미치는 태양전지모듈에 대한 이상상태를 감지하기 위한 방법으로, 특허등록 제10-1023445호(발명의 명칭 : 태양전지모듈 원격 감시 및 제어시스템)과 특허등록 제10-0918964호(발명의 명칭 : 분산감지에 의한 태양전지판 고장을 검출하는 태양광 발전 시스템)에서는, 도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 전체 태양광 발전 시스템을 이루는 다수의 태양전지모듈 또는 태양 전지판 각각에 대한 출력 전류와 전압을 측정하고, 상기 측정된 전류값과 전압값에 대한 데이터를 통신부를 통해 중앙 관리 시스템으로 보내며, 상기 중앙 관리 시스템에서는 수신된 전류 및 전압 데이터들을 바탕으로 각각의 태양전지모듈 또는 태양 전지판의 고장상태를 식별하게 된다.
그러나, 소량의 태양전지모듈을 연결하여 태양광 발전 시스템을 구성하는 경우에는, 태양전지모듈의 이상 여부를 개별적으로 파악할 수 있는 장점은 있으나, 수십 개에 달하는 다량의 태양전지모듈로 대형의 태양광 발전 시스템을 구성하는 경우에는, 각각의 태양전지모듈에 구비되는 측정 센서부와 제어부의 수 또한 각각의 태양전지모듈 수에 비례하여 다수가 소요되며, 각각의 측정 센서에서 측정된 데이터를 수집하기 위한 장비 또한 주요 부분을 차지하게 되고, 이에 따른 설비 비용 또한 측정 센서 수와 데이터 수집 장치의 수에 비례하여 현저히 증가하게 되는 문제점이 있으며, 복잡한 장치 구성으로 인해 유지 보수에도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양전지모듈의 이상상태를 정확하게 검출함과 동시에, 태양전지모듈의 이상상태를 감지하기 위한 감지 장치의 구성을 단순화시켜 장치의 제작 및 설치 비용을 낮추고, 대형 태양광 발전 시스템을 구성하기 위해 수십 개의 태양전지모듈을 연결하는 경우, 종래 상기 태양전지모듈 각각에 대해 전류값과 전압값을 측정하고, 측정된 데이터를 수집하여 이상상태를 판단함에 따라 소요되는 과다한 장치 비용을 절감시킬 수 있도록 하며, 현장뿐만 아니라 원격지에서도 모니터를 통한 감시가 용이한 경제적인 태양전지모듈 이상상태 감지장치를 제공할 수 있도록 한다.
상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 태양광으로부터 전력을 생산하고, 다수 개로 구비되어 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양전지 모듈의 이상상태를 감지하여 외부에 알리는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 상기 태양전지 모듈은 다수의 단위전지 셀이 모여 형성되는 셀 그룹이 다수 구비되며, 상기 셀 그룹에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 셀 그룹이 소정 전압값 이하로 발전하는 경우에 상기 셀 그룹으로 흐르던 전류를 우회 통전시키는 바이패스 다이오드(Bypass Diode), 상기 바이패스 다이오드와 전기적으로 직렬 연결되어 전류가 흐르는 경우 전류를 차단시키는 전류차단 릴레이 스위치 및, 상기 바이패스 다이오드 및 전류차단 릴레이 스위치와 전기적으로 병렬 연결되어 상기 전류차단 릴레이 스위치의 동작으로 전류가 차단되는 경우 상기 차단된 전류가 우회 통전되어 발광하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하여 형성되는 이상상태 감지모듈을; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 이상상태 감지모듈은, 상기 다수의 셀 그룹에 각각 설치되며, 상기 둘 이상의 셀 그룹에 각각 설치된 상기 이상상태 감지모듈 중 상기 전류차단 릴레이 스위치가 서로 전기적으로 직렬 연결되어 하나의 신호가 출력될 수 있으며,
좀 더 바람직하게는, 상기 이상상태 감지모듈은, 상기 셀 그룹의 전면에 설치되어 태양광의 일조량을 측정하는 일조량 측정센서; 상기 일조량 측정센서로부터 측정된 일조량을 입력받아 상기 일조량 측정센서가 설치된 상기 셀 그룹에 대한 소정의 발전 기준 전압값을 연산하는 기준전압 연산부; 상기 기준전압 연산부로부터 연산된 소정의 발전 기준 전압값과, 상기 셀 그룹으로부터 실시간으로 출력된 출력 전압값을 비교하여 상기 출력 전압값이 상기 발전 기준 전압값 보다 낮은 경우, 인접한 셀 그룹에서 입력되는 전류를 상기 바이패스 다이오드로 우회 통전시키는 통전 제어부를, 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지모듈 이상상태 감지장치는, 단순한 구성으로도 태양전지모듈의 이상상태를 정확하게 검출할 수 있음과 아울러, 태양전지모듈의 이상상태를 감지하기 위한 감지 장치의 구성을 단순화시킴으로써, 장치의 제작 비용을 낮출 수 있고, 장시간 사용에 따른 이상상태 감지장치의 안정성과 건전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수십 개의 태양전지모듈을 서로 연결하여 대형 태양광 발전 시스템을 구성하는 경우에도, 상기 태양전지모듈의 이상상태를 감지하기 위한 장치의 설비 비용 및, 유지 보수 비용을 현저히 절감할 수 있다.
도 1은 종래 각각의 태양전지모듈에 설치되는 태양전지모듈 고장 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도;
도 2는 종래 각각의 태양전지판에 설치되는 태양전지판 고장 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 바이패스 다이오드의 작동을 나타내는 작동 상태도;
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 방이패스 다이오드, 전류차단 릴레이 스위치 및, 발광 다이오드의 작동을 나타내는 작동 상태도;
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 다수의 태양전지 모듈이 직렬연결되는 전원 연결선 및, 전류차단 릴레이 스위치 신호선을 나타내는 연결 상태도;
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 일조량 측정센서, 기준전압 연산부 및, 통전 제어부가 추가구비되는 것을 나타내는 블록도; 이다.
도 2는 종래 각각의 태양전지판에 설치되는 태양전지판 고장 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 바이패스 다이오드의 작동을 나타내는 작동 상태도;
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 방이패스 다이오드, 전류차단 릴레이 스위치 및, 발광 다이오드의 작동을 나타내는 작동 상태도;
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 다수의 태양전지 모듈이 직렬연결되는 전원 연결선 및, 전류차단 릴레이 스위치 신호선을 나타내는 연결 상태도;
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 일조량 측정센서, 기준전압 연산부 및, 통전 제어부가 추가구비되는 것을 나타내는 블록도; 이다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 바이패스 다이오드(30)의 작동을 나타내는 작동 상태도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치(1)에 있어서, 바이패스 다이오드, 전류차단 릴레이 스위치(40) 및, 발광 다이오드(50)의 작동을 나타내는 작동 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서, 다수의 태양전지 모듈(10)이 직렬연결되는 전력 연결선(70) 및, 전류차단 릴레이 스위치(40) 신호선(41)을 나타내는 연결 상태도이다. 또한, 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치(1)에 있어서, 일조량 측정센서(60), 기준전압 연산부(61) 및, 통전 제어부(62)가 추가구비되는 것을 나타내는 블록도이다.
일반적으로, 다수의 단위전지 셀(20)이 모여 하나의 셀 그룹(21)을 형성하며, 상기 셀 그룹(21)이 다수가 모여 하나의 태양전지 모듈(10)을 형성하고, 상기 태양전지 모듈(10)이 다수가 모여 전체 태양광 발전 시스템을 구성하게 된다. 즉, 상기 태양전지 모듈(10)은, 직 병렬로 결합된 소정개수의 셀 그룹(21)이 모여 패널 형태로 모듈화되며, 모듈화된 상기 태양전지 모듈(10)에 구비되는 접속단자함(Junction Box)을 통해 각각의 태양전지 모듈(10)이 서로 직 병렬로 연결되어 원하는 전력을 발전하게 된다.
상기 단위 셀에서 생산되는 전압은 통상 0.5 ~ 0.8 V 이며, 전력은 약 3 ~ 5 W 정도이다. 이러한 단위 셀들의 집합으로 이루어진 태양전지 모듈(10)은 모여진 단위 셀들의 집합에 따라 차이는 있으나, 대략 16 ~ 35 V, 120 W ~ 320 W의 출력을 갖는다. 일반적으로, 상기 태양전지 모듈(10)은 각 단위 셀 54개가 모여 구성하게 되는데, 단위전지 셀(20) 18개를 직렬 연결하여 하나의 셀 그룹(21)을 구성하고, 구성된 셀 그룹(21) 3개를 직렬로 연결하여 하나의 태양전지 모듈(10)을 구성하게 된다. 이와 같이, 구성되는 태양전지 모듈(10) 중 하나의 셀 그룹(21)에 이상이 발생 되면, 태양전지 모듈(10)의 전력이 정상적으로 출력되지 못하게 되고, 이는 전체 태양 발전 시스템의 전력이 정상적으로 출력되지 못하게 되는 이상상태가 연쇄적으로 발생하게 된다.
이에, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 이상상태 감지장치를 형성하는 이상상태 감지모듈(80)은, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 다수의 단위전지 셀(20)로 이루어진 셀 그룹(21)과 전기적으로 병렬 연결되게 바이패스 다이오드(Bypass Diode)가 구비되어, 각각의 셀 그룹(21)들이 정상 발전시에는 발전 전류가 도 3a와 같이 직렬로 연결되는 각각의 셀 그룹(21)을 지나 흐르게 되나, 도 3b에 도시된 바와 같이, 다수의 단위전지 셀(20) 이나, 셀 그룹(21)의 일부가 먼지, 눈 등에 덮여 있거나, 작동 상의 문제가 생겨 정상 동작하에서의 발전 전압에 미치니 못하는 전력을 생산하는 경우에는 이상상태가 발생된 셀 그룹(21)으로는 전류가 통전되지 않고, 역전류 방지용 다이오드로 기능하는 상기 바이패스 다이오드(30) 쪽으로 전류가 우회하여 흐르도록 구성된다.
중대형 태양광 발전시스템은 발전을 원하는 적정 전압을 생산하기 위해 다수의 태양전지 모듈(10)을 직렬로 연결하며, 발전용량이 증대됨에 따라 상기 직렬로 연결된 다수의 태양전지 모듈 그룹을 병렬로 연결하여 접속함, 인버터 등을 통하여 부하 또는 전력 계통에 전력을 공급하게 되고, 직렬로 연결된 상기 태양전지 모듈(10)이 이상이 생기거나 일부 그림자가 생겨 전력을 생산할 수 없을 경우에는 회로가 구성되지 않아 다른 모듈에서 생산된 전력을 공급하는데 장애를 일으키게 되어 이를 방지하기 위하여 역전류 방지용 다이오드 기능을 하는 바이패스 다이오드(30)를 설치하게 되는 것이다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 가운데 배치된 셀 그룹(21)이 고장 또는 그늘로 인하여 전력을 생산하지 못할 경우에는 바이패스 다이오드(30)를 통하여 전류가 흐르면서 회로가 구성되어 고장난 셀 그룹(21)만을 제외한 발전 전력이 직렬로 연결된 해당 접속함을 통하여 계통에 공급되나, 고장 난 셀 그룹(21)의 미발전 전력만큼 전압 불균형이 발생되고 전압 효율이 저하되므로, 상기 고장 난 셀 그룹(21)은 정비 또는 교체작업을 하게 된다.
또한, 도 4a 와 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스 다이오드(30)와 전기적으로 직렬로 연결되어 전류가 흐르는 경우에 전류를 차단시키는 전류차단 릴레이 스위치(40)를 형성시키고, 상기 바이패스 다이오드(30) 및 전류차단 릴레이 스위치(40)와 병렬로 발광 다이오드(50)를 연결하여 셀 그룹(21)의 일부 단위전지 셀(20)에 이상이 발생한 경우에, 상기 바이패스 다이오드(30)로 우회하여 흐르는 전류에 의해 상기 전류차단 릴레이 스위치(40)가 여자 되어 접점을 동작시켜 회로를 차단하게 되며, 차단된 전류는 상기 발광 다이오드(50) 쪽으로 우회 통전되어 상기 발광 다이오드(50)를 발광시키게 되며, 현장 작업자는 상기 발광 다이오드(50)의 발광을 통해 이상이 발생 된 셀 그룹(21)을 확인할 수 있게 된다.
바람직하게는, 상기 다수의 셀 그룹(21)에 각각 설치되는 이상상태 감지모듈(80) 중 각각의 전류차단 릴레이 스위치(40)를 서로 직렬 연결되게 하여 하나의 신호로 출력되게 구성함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전류차단 릴레이 스위치(40)의 신호선(41)이 서로 직렬로 연결된 그룹에 대한 다수의 태양전지 모듈(10)의 오류발생을 통합하여 용이하게 감시할 수 있으며, 오류가 발생한 태양전지 모듈(10), 셀 그룹(21) 및, 단위전지 셀(20)을 현장에서 상기 발광 다이오드(50)의 발광을 통해 즉시 확인가능하게 되어 상기 태양전지 모듈에 대한 이상상태 감시장치의 설치 비용을 현저히 절감할 수 있게 된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 발광 다이오드(50)와 직렬로 연결된 저항(51)은 적정 전류가 배분되어 흐르도록 소정의 저항값으로 선정하며 상기 바이패스 다이오드(30), 전류차단 릴레이 스위치(40) 및, 발광 다이오드(50) 등의 임피던스 값에 의해 선정될 수 있으며, 상기 전류차단 릴레이 스위치(40) 대신 포토 다이오드나, 포토 커플러 등의 전자소자를 이용하여 회로를 구성할 수도 있다.
일반적으로 태양전지 모듈의 뒷면에는 단자함이 구비되며, 상기 단자함에는 외부 커넥터(도면에 도시되지는 않음)가 마련되고, 상기 외부 커넥터를 통해 다른 태양전지 모듈(10)과 서로 연결되는데, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 감시장치에서는, 상기 전류차단 릴레이 스위치(40)의 신호선(41)을 별도의 상기 신호선(41) 연결을 위한 커넥터을 두지않고, 상기 외부 커넥터에 전력 연결선(70)과 함께 내설 시킴으로써, 하나의 외부 커넥터로 연결할 수 있는 단자함으로 구성하여 설치비 증가를 막을 수 있도록 한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 셀 그룹(21)의 전면에 태양광의 일조량을 측정하는 일조량 측정센서(60)를 구비하고, 상기 일조량 측정센서(60)로부터 측정된 일조량을 입력받아 상기 일조량 측정센서(60)가 설치된 셀 그룹(21)에 대한 소정의 발전 기준 전압값을 연산하는 기준전압 연산부(61)를 마련하며, 상기 기준전압 연산부(61)로부터 연산된 소정의 발전 기준 전압값과, 상기 셀 그룹(21)으로부터 실시간으로 발전된 발전 전압값을 비교하여 상기 발전 전압값이 상기 발전 기준 전압값 보다 낮은 경우, 인전합 셀 그룹(21)에서 입력되는 전류를 상기 바이패스 다이오드(30)로 우회 통전시키는 통전 제어부(62)를 구성함으로써, 흐린 날씨의 영향으로 발전 전압값이 모든 태양전지 모듈(10)에 대해 전체적으로 낮은 경우를 고장으로 판단하지 않고, 단위전지 셀(20)이 이상동작하는 경우에만 고장으로 인식하여 상기 전류차단 릴레이 스위치(40)의 신호선(41)을 통해 이상상태 발생신호를 출력할 수 있도록 한다.
일반적으로, 태양전지 모듈의 고장 여부를 검출해 이상작동하는 태양전지 모듈(10)을 빠른 시간 내에 교체하는 것이 필요하며, 이를 위해 종래 태양전지모듈의 고장을 검출하는 장치는, 태양전지 모듈(10)의 전압과 전류를 측정하는 센서부, 상기 센서부로부터 측정된 전압 및 전류 값을 중앙 관리 시스템으로 전송하는 통신부 및, 고장여부를 판단하는 제어부 등의 장치들이 각각의 태양전지 모듈(10)에 개별적으로 설치되어 태양전지 모듈의 이상 여부를 모니터링하게 된다.
이와 같이, 각각의 태양전지 모듈(10)의 이상 여부를 개별적으로 모니터링 하여 외부로 알려주는 종래의 고장 검출 장치는, 각각의 태양전지 모듈(10)의 이상 여부를 정확하게 외부로 알려주는 장점은 있으나, 태양전지 모듈(10)이 적게는 수십 개에서 많게는 수백 개가 모여 대형 태양열 발전 시스템을 구성하는 경우에는, 각각의 측정 센서에서 측정된 데이터를 수집하기 위한 장비 또한 고장 검출 장치의 주요 부분을 차지하게 되며, 설치 및 유지 보수 비용 역시 측정 센서수, 데이터 수집 장치 수 및, 제어장치의 수에 비례하여 증가하게 되나,
상기 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 감시장치는, 상기 바이패스 다이오드(30)를 통해, 전류가 고장 등에 의해 발전 전력이 양호하지 못한 셀 그룹(21)으로 통전되는 것을 막고,
다수의 이상상태 감지모듈(80)에 각각 구비되는 전류차단 릴레이 스위치(40) 간의 직렬연결을 통해, 상기 직렬연결된 다수의 태양전지 모듈(10)을 그룹화하고 상기 그룹화된 다수의 태양전지 모듈에 대한 이상상태를 원격지에서 용이하게 감지할 수 있으며, 다수의 태양전지 모듈에 대한 이상상태 감시장치의 구성을 단순화시킬 수 있어 적게는 수십 개에서부터, 많게는 수백 개에 태양전지 모듈(10)로 구성되는 대형의 태양광 발전 시스템을 구성하는 경우에도 각각의 태양전지 모듈별 이상상태 측정에 대한 데이터 수집 장비의 설치비용을 포함하는 장치비용 및, 유지보수 비용을 현저히 줄일 수 있고,
또한, 상기 전류차단 릴레이 스위치(40)가 서로 직렬 연결된 태양전지 모듈 그룹의 이상상태 발생을 상기 릴레이 스위치(40)의 직렬 연결된 신호선(41)을 통해 원격지에서 확인한 경우, 오류가 발생한 해당 셀 그룹(21)에 설치된 이상상태 감지모듈(80)의 발광 다이오드(50)의 발광을 통해, 현장에서 이상상태가 발생된 해당 태양전지 모듈(10), 셀 그룹(21) 및, 단위전지 셀(20)을 바로 확인가능 하게 되며, 현장에서 즉시 정비 교체가능하게 됨으로써, 보다 신속하고 용이하게 다수의 태양전지 모듈(10)을 유지보수 및 관리 운영할 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
1 : 태양전지 모듈 이상상태 감지장치
10 : 태양전지 모듈
20 : 단위전지 셀 21 : 단위전지 셀 그룹
30 : 바이패스 다이오드 40: 전류차단 릴레이 스위치
41 : 신호선 50 : 발광 다이오드
51 : 저항 60 : 일조량 측정 센서
61 : 기준전압 연산부 62 : 통전 제어부
70 : 전력 연결선 80 : 이상상태 감지 모듈
10 : 태양전지 모듈
20 : 단위전지 셀 21 : 단위전지 셀 그룹
30 : 바이패스 다이오드 40: 전류차단 릴레이 스위치
41 : 신호선 50 : 발광 다이오드
51 : 저항 60 : 일조량 측정 센서
61 : 기준전압 연산부 62 : 통전 제어부
70 : 전력 연결선 80 : 이상상태 감지 모듈
Claims (3)
- 태양광으로부터 전력을 생산하고, 다수 개로 구비되어 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양전지 모듈의 이상상태를 감지하여 외부에 알리는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치에 있어서,
상기 태양전지 모듈은 다수의 단위전지 셀이 모여 형성되는 셀 그룹이 다수 구비되며,
상기 셀 그룹에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 셀 그룹이 소정 전압값 이하로 발전하는 경우에 상기 셀 그룹으로 흐르던 전류를 우회 통전시키는 바이패스 다이오드(Bypass Diode),
상기 바이패스 다이오드와 전기적으로 직렬 연결되어 전류가 흐르는 경우 전류를 차단시키는 전류차단 릴레이 스위치 및,
상기 바이패스 다이오드 및 전류차단 릴레이 스위치와 전기적으로 병렬 연결되어 상기 전류차단 릴레이 스위치의 동작으로 전류가 차단되는 경우 상기 차단된 전류가 우회 통전되어 발광하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하여 형성되는 이상상태 감지모듈을; 포함하여 구성되며,
상기 이상상태 감지모듈은,
상기 다수의 셀 그룹에 각각 설치되며, 상기 둘 이상의 셀 그룹에 각각 설치된 상기 이상상태 감지모듈 중 상기 전류차단 릴레이 스위치가 서로 전기적으로 직렬 연결되어 하나의 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 이상상태 감지모듈은,
상기 셀 그룹의 전면에 설치되어 태양광의 일조량을 측정하는 일조량 측정센서;
상기 일조량 측정센서로부터 측정된 일조량을 입력받아 상기 일조량 측정센서가 설치된 상기 셀 그룹에 대한 소정의 발전 기준 전압값을 연산하는 기준전압 연산부;
상기 기준전압 연산부로부터 연산된 소정의 발전 기준 전압값과, 상기 셀 그룹으로부터 실시간으로 출력된 출력 전압값을 비교하여 상기 출력 전압값이 상기 발전 기준 전압값 보다 낮은 경우, 인접한 셀 그룹에서 입력되는 전류를 상기 바이패스 다이오드로 우회 통전시키는 통전 제어부를, 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 이상상태 감지장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120139865A KR101456241B1 (ko) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 태양전지 모듈 이상상태 감지장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120139865A KR101456241B1 (ko) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 태양전지 모듈 이상상태 감지장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140071825A KR20140071825A (ko) | 2014-06-12 |
| KR101456241B1 true KR101456241B1 (ko) | 2014-11-03 |
Family
ID=51126035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120139865A KR101456241B1 (ko) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 태양전지 모듈 이상상태 감지장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101456241B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043875A1 (ko) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 한국에너지기술연구원 | 화재 예방 기능 및 고장 진단 기능을 갖는 태양광 발전 장치 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101504983B1 (ko) * | 2014-05-21 | 2015-03-23 | 쏠라이앤에스(주) | 태양 전지 모듈 관리 장치 및 방법 |
| KR101648924B1 (ko) * | 2015-01-28 | 2016-08-18 | 주식회사 디케이 | 태양광모듈의 전압변동을 가변 보상하는 태양광발전 시스템의 전력보상장치 |
| KR102393410B1 (ko) | 2015-07-06 | 2022-05-03 | 삼성디스플레이 주식회사 | 전류 센서 및 그를 포함하는 유기전계발광 표시장치 |
| KR101590506B1 (ko) * | 2015-08-28 | 2016-02-01 | 에스피브이(주) | 임피던스 측정과 우회회로를 통한 화재방지 및 접속반 교환시기 알림기능을 갖는 태양광 발전 시스템 |
| KR20210020327A (ko) * | 2019-08-14 | 2021-02-24 | 주식회사 휴로 | 태양광 전지의 발전 효율 향상 장치 및 방법 |
| CN112924757B (zh) * | 2021-01-27 | 2024-03-29 | 西安新艾电气技术有限公司 | 一种串联电源系统阻抗谱在线快速检测系统及检测方法 |
| CN114050787B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-04-09 | 山东理工大学 | 太阳能光伏发电组件故障在线检测装置及其检测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100888021B1 (ko) * | 2008-06-09 | 2009-03-10 | (주)한성이에스 | 태양 광 발전시스템의 상태표시장치 |
| KR101012348B1 (ko) * | 2010-11-01 | 2011-02-09 | 박기주 | 태양광 발전 시스템의 회로별 감지 제어 장치 |
| KR101020908B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2011-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 및 이의 오류를 검출하는 방법 |
-
2012
- 2012-12-04 KR KR1020120139865A patent/KR101456241B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100888021B1 (ko) * | 2008-06-09 | 2009-03-10 | (주)한성이에스 | 태양 광 발전시스템의 상태표시장치 |
| KR101020908B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2011-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 및 이의 오류를 검출하는 방법 |
| KR101012348B1 (ko) * | 2010-11-01 | 2011-02-09 | 박기주 | 태양광 발전 시스템의 회로별 감지 제어 장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043875A1 (ko) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 한국에너지기술연구원 | 화재 예방 기능 및 고장 진단 기능을 갖는 태양광 발전 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140071825A (ko) | 2014-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101456241B1 (ko) | 태양전지 모듈 이상상태 감지장치 | |
| KR101560345B1 (ko) | 태양광 발전시스템 | |
| US8461716B2 (en) | Photovoltaic power generating device, and controlling method | |
| KR101066064B1 (ko) | 태양광 모듈의 원격 모니터링 장치 및 방법 | |
| ES2868138T3 (es) | Aparato de detección de fallos | |
| KR101326253B1 (ko) | 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법 | |
| WO2012026449A1 (ja) | 地絡検出装置、その地絡検出装置を用いた集電箱及びその集電箱を用いた太陽光発電装置 | |
| US20120049627A1 (en) | Current collecting box for photovoltaic power generation | |
| US20130249297A1 (en) | Energy recovery from a photovoltaic array | |
| KR101390405B1 (ko) | 태양광 발전 설비 관리를 위한 모니터링 및 제어 시스템 | |
| KR102187383B1 (ko) | 태양광 모듈별 발전전류를 관리하는 태양광 발전 시스템 | |
| KR101245827B1 (ko) | 마이크로 인버터 컨버터를 이용한 태양광모듈의 음영 및 고장을 감지하는 장치 | |
| KR101297078B1 (ko) | 태양광 전지모듈별 고장 진단 가능한 태양광 발전 모니터링 장치 및 이를 이용한 태양광 발전 시스템의 고장진단 방법 | |
| KR100983236B1 (ko) | 태양광발전의 지락 및 누전 등의 이상 검출 및 보호 기능을 갖는 지능관리형 태양광 발전 시스템 | |
| JP2015195694A (ja) | 異常検知装置 | |
| KR101516603B1 (ko) | 저전력 센서 네트워크를 이용한 플러그-인 타입의 상황인지 기반 태양광 설비 통합 감시 시스템 | |
| KR101411648B1 (ko) | 태양광 모듈용 감시 및 진단장치와 그의 구동방법 | |
| KR20100136091A (ko) | 태양광 발전용 정션 박스 | |
| KR101745419B1 (ko) | Pv 불량모듈 우회 회로를 구비한 태양광 발전 시스템 | |
| KR20180090021A (ko) | 태양광 설비 접속반용 모듈 | |
| KR101870300B1 (ko) | 태양광발전시스템 및 태양광발전시스템의 고장진단방법 | |
| KR20140127930A (ko) | 외부 환경 인자를 고려한 태양광 모듈 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템 | |
| KR101618299B1 (ko) | 태양광발전시스템의 모니터링 방법 및 장치 | |
| KR101434803B1 (ko) | 단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템 | |
| KR101055616B1 (ko) | 바이패스 유닛을 구비하는 태양 전지판 |
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 | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170919 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181024 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190906 Year of fee payment: 6 |