KR101666147B1 - 태양광발전시스템의 접속반 방열장치 - Google Patents

태양광발전시스템의 접속반 방열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광발전시스템의 접속반 방열장치에 관한 것으로, 본 발명은 방열구멍이 구비된 접속반 케이싱; 상기 접속반 케이싱의 방열구멍에 결합되어 방열구멍을 막으며 열을 방열시키는 방열부재; 상기 접속반 케이싱의 내부에 위치하도록 상기 방열부재에 결합되는 접속반 구성부품; 상기 방열부재를 접속반 케이싱에 체결하는 체결유닛;을 포함한다. 본 발명에 따르면, 접속반 구성 부품의 방열 효율을 높이고, 접속반의 운반이나 설치시 파손되는 것을 방지한다.

Description

태양광발전시스템의 접속반 방열장치{RADIATION APPARATUS FOR COMBINER IN SOLAR POWER GENERATING SYSTEM}
본 발명은 태양광발전시스템의 접속반 방열장치에 관한 것이다.
태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 태양광 발전소(일명, 태양광 발전시스템이라고도 함)는 다수 개의 태양전지(모듈)을 직렬 또는 병렬로 연결된 태양전지의 집합체이다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 일예를 도시한 계통도이다. 도 2는 태양광 발전시스템을 구성하는 접속반의 일예를 도시한 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 태양광 발전시스템은 복수의 태양전지스트링(110)들을 포함하는 태양전지어레이부(100)와, 태양전지어레이부(100)의 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 접속반(200)들과, 접속반(200)들로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(300)를 포함한다.
태양전지어레이부(100)의 태양전지스트링(110)들은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양전지모듈(111)들을 포함하며, 태양전지모듈(111)은 태양전지의 최소 단위인 솔라셀들이 직렬로 연결된다. 태양전지스트링(110)은 인버터(300)의 입력전압에 맞게 태양전지모듈(111)들이 직렬로 연결된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 접속반(200)은 다수 개의 태양전지스트링(110)들과 연결되어 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력들을 병합하여 인버터(300)로 출력한다. 접속반(200)은 복수 개이며, 복수 개의 접속반(200)들은 각각 인버터(300)에 연결된다. 접속반(200)은 태양전지스트링(110)들의 각 출력단에 직렬로 연결되는 퓨즈(211)와, 퓨즈(211)에 직렬로 연결되어 역류를 방지하는 역류방지 다이오드(212)와, 역류방지 다이오드(212)에 직렬로 연결되어 선로의 과전류 및 사고전류를 검출하는 변류기(미도시)로 구성된 스트링회로(단위 직렬회로임)(210)들을 포함한다. 또한, 접속반(200)은 스트링회로(210)들과 병렬로 연결된 출력단에 연결되는 차단기(213)를 포함한다. 또한, 접속반(200)에는 스트링회로(210)들의 전압과 전류 상태를 계측하여 모니터링할 수 있는 스트링 모니터링장치(220)가 구비된다. 스트링 모니터링장치(220)는 각 스트링회로(210)의 전압과 전류를 계측하기 위한 계측 기기(221)(222)와, 그 계측 기기(221)(222)에서 계측된 전압과 전류를 표시하는 표시 기기(223)와, 계측 기기(221)(222)에서 계측된 전압 값과 전류 값을 외부로 전송하기 위한 통신모듈(224)을 포함한다.
접속반(200)에서는 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 인버터(300)로 보내게 되며, 인버터(300)는 접속반(200)들에서 출력되는(공급되는) 직류전력을 교류전력으로 변환시키며, 인버터(300)에서 출력되는 교류전력은 변압기를 통해 계통전압으로 승압되어 전력회사에 연계되거나, 부하에 공급된다. 접속반(200)의 스트링 모니터링장치에서는 접속반(200)의 스트링회로(210)들의 전압과 전류 상태를 계측하여 모니터링하게 된다.
태양광발전시스템의 접속반(200)에서 직류전력을 병합하여 인버터로 보내는 과정에서 접속반(200)을 구성하는 부품들에서 열이 발생된다. 이와 같은 열이 접속반(200) 외부로 방열되지 않을 경우 성능을 저하시키고 구성 부품의 오동작을 발생시키게 될 뿐만 아니라 수명을 단축시키게 된다. 이로 인하여, 접속반(200) 구성 부품들에서 발생되는 열을 접속반(200) 외부로 원활하게 방열시키는 것이 요구된다.
종래 접속반의 방열구조는, 접속반의 케이싱 하부 일측면에 공기유입구멍들이 구비되고 케이싱의 상부에 송풍팬과 모터를 설치하는 것이며, 송풍팬의 회전에 의해 외부 공기가 케이싱의 공기유입구멍들을 통해 케이싱의 내부로 유입되어 케이싱의 내부를 유동하면서 송풍팬을 통해 케이싱 외부로 유출되는 과정을 반복하면서 구성 부품들에서 발생되는 열을 케이싱의 외부로 방열시킨다.
그러나, 종래 접속반 방열구조는 송풍팬의 회전에 의해 외부 공기가 케이싱의 공기유입구멍들을 통해 유입되는 과정에서 이물질들이 접속반 내부로 유입되어 접속반의 구성 부품들에 누적되어 오작동을 유발시키게 되고, 바닷가 근처나 호수 근처에 설치될 경우 염분과 습기가 접속반 내부로 유입되어 구성 부품들을 부식시키게 되는 단점이 있다.
대한민국공개특허 제10-2014-0077413호(2014. 06. 24. 공개일)(이하, 선행기술이라 함)에는 밀폐형 케이싱의 상판 외측면에 방열부가 구비되고, 방열부는 다수 개의 방열핀들이 구비된 구성이 개시되어 있다. 선행기술은 밀폐형 케이싱의 내부에 위치한 접속반 구성품에서 발생되는 열이 밀폐형 케이싱의 상판과 방열부를 통해 방열된다. 선행기술은 밀폐형 케이싱에 공기유입구멍들과 송풍팬이 배제되어 외부의 이물질이 밀폐형 케이싱의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으나, 접속반 구성품에서 발생되는 열이 공기의 대류에 의해 접속반의 상판에 전달되고 상판에 전달되는 열이 방열부로 전달되면서 외부로 방열되므로 접속반 구성품의 냉각 효과가 떨어지게 되고, 냉각 효과를 높이기 위하여 방열부를 크기를 크게 할 경우 접속반의 크기가 커지는 단점이 있다. 또한, 방열핀들이 구비된 방열부가 밀폐형 케이싱의 상면에 부착되므로 접속반을 운반하고 설치시 타부품이나 물체에 부딪혀 파손되지 쉽다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 접속반 구성 부품의 방열 효율을 높이는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 접속반의 운반이나 설치시 파손되는 것을 방지하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 방열구멍이 구비된 접속반 케이싱; 상기 접속반 케이싱의 방열구멍에 결합되어 방열구멍을 막으며 열을 방열시키는 방열부재; 상기 접속반 케이싱의 내부에 위치하도록 상기 방열부재에 결합되는 접속반 구성부품; 상기 방열부재를 접속반 케이싱에 체결하는 체결유닛;을 포함하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치가 제공된다.
상기 접속반 케이싱은 육면체 형상이며 전면판에 전면구멍이 구비된 케이스와, 상기 케이스의 일측에 힌지 결합되어 케이스의 전면구멍을 개폐하는 도어와, 상기 케이스의 전면구멍 테두리 또는 도어의 내측 테두리에 구비되는 실링부재를 포함하며, 상기 방열구멍은 케이스의 측면판에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 방열구멍이 구비된 케이스의 측면판의 외측면 양쪽에 방열부재를 보호하는 보호판이 각각 구비되는 것이 바람직하다.
상기 접속반 구성부품은 역류방지 다이오드인 것이 바람직하다.
상기 접속반 구성부품과 방열부재 사이에 절연 및 방열 기능을 갖는 전열패드가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 접속반 케이싱의 방열구멍의 테두리와 상기 방열부재 사이에 실링부재가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 방열부재는 접속반 케이싱의 방열구멍보다 큰 베이스판부와, 상기 베이스판부의 일측면에 구비되는 다수 개의 방열핀들을 포함하며, 상기 방열부재의 베이스판부가 상기 접속반 케이싱의 외측에서 상기 방열구멍을 커버하며, 상기 방열핀들은 상기 접속반 케이싱의 외측에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 방열부재가 접속반 케이싱에 형성된 방열구멍에 결합되고, 접속반 케이싱의 내측에 위치하는 방열부재에 역류방지 다이오드들이 직접 결합되어 역류방지 다이오드들에서 발생되는 열이 방열부재를 통해 신속하게 접속반 케이싱의 외부로 방열된다. 이로 인하여, 접속반의 성능을 향상시키고, 또한 역류방지 다이오드들이 열에 의해 오작동이 발생되거나 수명이 단축되는 것을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 접속반 케이싱의 측면판에 방열구멍을 구비하고 그 방열구멍에 방열부재를 결합하고 방열부재의 양쪽으로 위치하도록 측면판에 보호판이 구비되므로 접속반을 운반하거나 설치시 타부품이나 물체가 방열부재와 부딪혀 방열부재가 파손되는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 방열부재와 접속반 케이싱 사이에 틈새가 발생되는 것을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 공기가 유입되는 공기유입구멍과 공기의 유동을 발생시키는 송풍팬 및 모터를 배제하게 되므로 외부의 이물질이 접속반 케이싱의 내부로 유입되는 것을 방지하게 되어 이물질로 인한 부품의 손상 및 오작동을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 역류방지 다이오드들이 방열부재에 바로 결합되므로 종래 역류방지 다이오드들을 장착하기 위하여 케이싱에 결합되는 역류방지 다이오드 장착부재를 배제하게 된다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 일예를 도시한 계통도,
도 2는 태양광 발전시스템을 구성하는 접속반의 일예를 도시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 도시한 평단면도,
도 6은 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 구성하는 방열부재에 절연패드가 구비된 것을 도시한 평단면도,
도 7은 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 구성하는 보호판이 한쪽 측면판에 구비된 것을 도시한 평단면도,
도 8은 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 구성하는 보호판이 양쪽 측면판에 구비된 것을 도시한 평단면도.
이하, 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예가 구비된 접속반을 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예가 구비된 접속반을 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예를 도시한 평단면도이다.
도 3, 4, 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 일실시예는 접속반 케이싱(230), 방열부재(240), 접속반 구성부품(250), 체결유닛(260)을 포함한다.
접속반 케이싱(230)의 일예로, 접속반 케이싱(230)은 육면체 형상이며 전면판(231a)에 전면구멍(H)이 구비된 케이스(231)와, 케이스(231)의 일측에 힌지 결합되어 케이스(231)의 전면구멍(H)을 개폐하는 도어(232)와, 케이스(231)의 전면구멍 테두리에 구비되는 실링부재(미도시)를 포함하며, 케이스(231)의 측면판(231b)에 방열구멍(P)이 구비된다. 전면구멍(H)은 사각 형태로 형성됨이 바람직하며, 전면구멍(H)을 개폐하는 도어(232)는 전면구멍(H)의 형상과 상응하며 전면구멍(H)의 크기보다 크게 형성됨이 바람직하다. 방열구멍(P)은 사각 형태로 형성됨이 바람직하다.
방열부재(240)는 접속반 케이싱(230)의 방열구멍(P)에 결합되어 방열구멍(P)을 막으며 열을 방열시킨다. 방열부재(240)는 열전달이 우수한 알루미늄, 구리, 니켈, 또는 그 합금이 될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다. 방열부재(240)의 일예로, 방열부재(240)는 접속반 케이싱(230)의 방열구멍(P)보다 큰 베이스판부(241)와, 베이스판부(241)의 일측면에 구비되는 다수 개의 방열핀(242)들을 포함한다. 방열부재(240)의 베이스판부(241)가 접속반 케이싱(230)의 외측에서 방열구멍(P)을 커버하며, 방열핀(242)들은 접속반 케이싱(230)의 외측에 위치하게 된다. 방열부재(240)가 접속반 케이싱(230)의 측면판(231b)에 위치한 상태에서 베이스판부(241)의 가로 길이보다 세로 길이가 긴 것이 바람직하다. 방열핀(242)들은 베이스판부(241)의 일면에 돌출 형성되며, 방열핀(242)들은 수평 방향으로 간격을 두고 배열되되 각각 베이스판부(241)의 세로 방향으로 길이를 갖는 것이 바람직하다. 방열핀들이 돌출 형성된 베이스판부의 일면에 방열면적을 증가시키는 길이 방향의 홈들이 형성될 수도 있다.
접속반 구성부품(250)은 접속반 케이싱(230)의 내부에 장착된다. 접속반 구성부품(250)은 태양전지스트링(110)들의 각 출력단에 직렬로 연결되는 퓨즈(251)들과, 퓨즈(251)들에 각각 직렬로 연결되어 역류를 방지하는 역류방지 다이오드(252)들과, 역류방지 다이오드(252)들에 직렬로 연결되어 선로의 과전류 및 사고전류를 검출하는 변류기(미도시), 차단기 (253) 등을 포함한다. 접속반 구성부품 중 역류방지 다이오드(252)들이 방열부재(240)에 결합됨이 바람직하다. 역류방지 다이오드(252)들은 접속반 케이싱(230)의 안쪽에 위치하는 방열부재(240)의 베이스판부(241) 일면에 결합된다. 역류방지 다이오드(252)들은 수직 방향으로 서로 간격을 두고 배열됨이 바람직하다. 역류방지 다이오드(252)의 종류는 다양하며, 역류방지 다이오드(252) 중 절연기능을 구비한 역류방지 다이오드(252)는 방열부재(240)에 직접 장착됨이 바람직하다. 역류방지 다이오드(252)가 절연 기능이 구비되지 않은 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 방열부재(240)의 베이스판부(241)에 절연 및 방열 기능을 갖는 전열패드(E)가 구비됨이 바람직하다. 역류방지 다이오드(252)는 장착수단에 의해 방열부재(240)에 장착됨이 바람직하다. 장착수단은 양면테이프, 체결나사, 접착제 등이 될 수 있다. 양면테이프의 일예로, 양면테이프는 금속재질인 방열필름과 그 방열필름의 양쪽면으로 구비되는 접착층을 포함하며, 방열필름은 구리, 니켈, 알루미늄 재질이 될 수 있고, 또한 구리필름, 니켈필름, 알루미늄필름 들 중 두 개 이상을 접한할 필름이 될 수 있다.
체결유닛(260)은 방열부재(240)를 접속반 케이싱(230)에 체결한다. 체결유닛(260)의 일예로, 체결유닛(260)은 복수 개의 볼트들과 너트들을 포함한다.
접속반 케이싱(230)과 방열부재(240) 사이에 실링부재(S)가 구비됨이 바람직하다. 즉, 접속반 케이싱(230)의 케이스 측면판(231b)의 방열구멍(P) 테두리와 방열부재(240) 사이에 실링부재(S)가 구비된다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 방열구멍(P)이 구비된 케이스(231)의 측면판(231b)의 외측면 양쪽에 보호판(231c)이 각각 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 보호판(231c)은 방열부재(240)의 양쪽에 위치하여 접속반(200)을 운반하거나 설치시 타부품이나 물체에 방열부재(240)가 부딪히는 것을 방지한다. 보호판(231c)은 케이스(231)의 전면판(231a)과 후면판(231d)에 동일 선상으로 각각 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 접속반 케이싱(230)에 구비되는 방열구멍(P)은 복수 개가 구비되고 그 방열구멍(P)들에 각각 방열부재(240)가 결합될 수 있다. 그 일예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 케이스(231)의 양쪽 측면판(231b)에 각각 방열구멍(P)이 구비되고 그 측면판(231b)들의 방열구멍(P)에 각각 방열부재(240)가 결합될 수 있다.
접속반 케이싱(230)에 구비되는 방열구멍(P)은 케이스(231)의 후면판(231d)에 구비되고, 그 후면판(231d)의 방열구멍(P)에 방열부재(240)가 결합될 수도 있다. 이때, 방열부재(240)의 양쪽에 위치하도록 후면판(231d)에 보호판(231c)이 구비된다.
이하, 본 발명에 따른 태양광발전시스템의 접속반 방열장치의 작용과 효과를 설명한다.
이하에서는 접속반(200)의 구성 부품들 중 방열부재(240)에 결합되는 구성 부품이 역류방지 다이오드(252)인 경우에 대하여 설명한다.
태양광발전시스템의 접속반(200)에서 직류전력을 병합하여 인버터로 보내는 과정에서 접속반(200)을 구성하는 구성 부품들(250)에서 열이 발생되며, 특히 역류방지 다이오드(252)들에서 많은 열이 발생된다. 역류방지 다이오드(252)들에서 발생되는 열이 방열부재(240)로 전달되며 방열부재(240)로 전달되는 열은 베이스판부(241)와 방열핀(242)들을 통해 접속반 케이싱(230)의 외부로 방열된다.
이와 같이, 본 발명은 방열부재(240)가 접속반 케이싱(230)에 형성된 방열구멍(P)에 결합되고, 접속반 케이싱(230)의 내측에 위치하는 방열부재(240)에 역류방지 다이오드(252)들이 직접 결합되어 역류방지 다이오드(252)들에서 발생되는 열이 방열부재(240)를 통해 신속하게 접속반 케이싱(230)의 외부로 방열된다. 이로 인하여, 접속반(200)의 성능을 향상시키고, 또한 역류방지 다이오드(252)들이 열에 의해 오작동이 발생되거나 수명이 단축되는 것을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 접속반 케이싱(230)의 측면판(231b)에 방열구멍(P)을 구비하고 그 방열구멍(P)에 방열부재(240)를 결합하고 방열부재(240)의 양쪽으로 위치하도록 측면판(231b)에 보호판(231c)이 구비되므로 접속반(200)을 운반하거나 설치시 타부품이나 물체가 방열부재(240)와 부딪혀 방열부재(240)가 파손되는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 방열부재(240)와 접속반 케이싱(230) 사이에 틈새가 발생되는 것을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 공기가 유입되는 공기유입구멍과 공기의 유동을 발생시키는 송풍팬 및 모터를 배제하게 되므로 외부의 이물질이 접속반 케이싱(230)의 내부로 유입되는 것을 방지하게 되어 이물질로 인한 부품의 손상 및 오작동을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 역류방지 다이오드(252)들이 방열부재(240)에 바로 결합되므로 종래 역류방지 다이오드(252)들을 장착하기 위하여 케이싱에 결합되는 역류방지 다이오드 장착부재를 배제하게 된다.
230; 접속반 케이싱 240; 방열부재
250; 접속반 구성부품 260; 체결유닛

Claims (7)

  1. 내부와 외부를 연통시키는 방열구멍이 구비된 접속반 케이싱;
    상기 접속반 케이싱의 방열구멍을 막으며 열을 방열시키는 방열부재;
    상기 접속반 케이싱의 내부에 위치하도록 상기 방열부재에 결합되는 접속반 구성부품;
    상기 방열부재를 접속반 케이싱에 체결하는 체결유닛;을 포함하며,
    상기 방열부재는 상기 접속반 케이싱의 방열구멍보다 큰 베이스판부와, 상기 베이스판부의 일측면에 구비되는 다수 개의 방열핀들을 포함하며, 상기 방열부재의 베이스판부가 상기 접속반 케이싱의 외측에서 상기 방열구멍을 막으며, 상기 방열핀들은 상기 접속반 케이싱의 외측에 위치하며, 상기 베이스판부에 상기 접속반 구성부품이 결합되는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접속반 케이싱은, 육면체 형상이며 전면판에 전면구멍이 구비된 케이스와, 상기 케이스의 전면판에 회전 가능하게 결합되어 상기 케이스의 전면구멍을 개폐하는 도어와, 상기 케이스의 전면구멍 테두리 또는 도어의 내측 테두리에 구비되는 실링부재를 포함하며, 상기 방열구멍은 케이스의 측면판에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 방열구멍이 구비된 케이스의 측면판의 외측면에 상기 방열부재를 보호하는 보호판이 상기 방열부재의 양쪽에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접속반 구성부품은 역류방지 다이오드인 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접속반 구성부품과 방열부재 사이에 절연 및 방열 기능을 갖는 전열패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 접속반 케이싱의 방열구멍의 테두리와 상기 방열부재 사이에 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템의 접속반 방열장치.
  7. 삭제
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