KR101732984B1 - 태양광 모듈 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 저장하는 커패시터부, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부, 태양전지 모듈에서 핫 스팟이 발생하는 경우, 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 제어부를 구비하는 정션 박스를 포함한다. 이에 의해, 핫 스팟 발생시 최대 전력을 출력할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 태양광 모듈 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 핫 스팟 발생시 최대 전력을 출력할 수 있는 태양광 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
한편, 태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 태양광 모듈은 태양전지가 생산한 전기를 모으는 정션박스를 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은, 핫 스팟 발생시 최대 전력을 출력할 수 있는 태양광 모듈 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 설치가 용이하며, 시스템 구성시 용량 확장에 유리한 태양광 모듈 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 저장하는 커패시터부, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부, 태양전지 모듈에서 핫 스팟이 발생하는 경우, 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 제어부를 구비하는 정션 박스를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부와, 태양전지 모듈에서 핫 스팟이 발생하는 경우, 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제어방법은, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전압 및 직류 전류를 감지하는 단계와, 감지된 직류 전압 및 직류 전류에 기초하여, 핫 스팟 발생 여부를 판단하는 단계와, 핫 스팟 발생한 경우, 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하는 단계와, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 핫 스팟이 발생하는 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정함으로써, 핫 스팟 발생시 최대 전력을 출력할 수 있게 된다.
한편, 정션박스 내에 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비함으로써, 정션 박스를 통해 용이하게 전력 공급을 수행할 수 있게 된다.
또한, 이러한 정션 박스를 구비하는 태양광 모듈의 설치가 용이해지며, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양과 시스템 구성시, 용량 확장에 유리하게 된다.
한편, 정션박스 내에 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부와, 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 구비함으로써, 정션 박스를 통해 간단하게 교류 전류를 공급할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 3은 도 1의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도 5는 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전류 곡선을 예시한다.
도 6은 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전력 곡선을 예시한다.
도 7은 도 1의 태양광 모듈에서의 음영 발생의 일예를 예시한다.
도 8a 내지 도 8b는 도 7의 음영 발생시 전압 대비 전력 곡선의 다양한 예를 예시한다.
도 9는 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 일예이다.
도 10 내지 도 11b는 도 9의 회로도의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 다른예이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 다른예이다.
도 16a 내지 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 파워 옵티마이징을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 3은 도 1의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도 5는 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전류 곡선을 예시한다.
도 6은 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전력 곡선을 예시한다.
도 7은 도 1의 태양광 모듈에서의 음영 발생의 일예를 예시한다.
도 8a 내지 도 8b는 도 7의 음영 발생시 전압 대비 전력 곡선의 다양한 예를 예시한다.
도 9는 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 일예이다.
도 10 내지 도 11b는 도 9의 회로도의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 다른예이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 다른예이다.
도 16a 내지 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 파워 옵티마이징을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고, 도 2는 도 1의 태양광 모듈의 배면도이며, 도 3은 도 1의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 일면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함한다. 또한, 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100)과 정션 박스(200) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(140), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(140)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지(130)는, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell) 등일 수 있다.
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다. 이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.
한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 1은, 태양전지 모듈(100)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다. 또한, 도 1은, 태양전지 모듈(100)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)은, 태양전지 모듈(100)의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)와의 접속된다. 도면에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100) 상에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 것을 예시한다.
한편, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 양단부 중 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100)의 상부에서 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되므로, 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)의 배면 중 상부에 위치하는 것을 예시한다. 이에 의해, 도전성 라인의 길이를 줄일 수 있어, 전력 손실이 줄어들 수 있게 된다.
도 1 및 도 2와 달리, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100)의 하부에서 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 경우, 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)의 배면 중 하부에 위치할 수도 있다.
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 3에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제2 밀봉재(140)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(140)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(140)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(140) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 배면 상에 부착되며, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 이용하여 전력 변환할 수 있다. 구체적으로, 직류 전원을 저장하는 커패시터부(도 9의 520)를 구비할 수 있다. 또한, 정션 박스(200)는, 직류 전원의 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부(도 9의 530)를 더 구비할 수 있다. 또한, 정션 박스(200)는, 태양전지 스트링들 간의 전류가 역류하는 것을 방지하는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 더 포함할 수 있다. 또한, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(도 9의 540)를 더 구비할 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른, 정션 박스(200)는, 적어도 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와, 직류 전원을 저장하는 커패시터부(도 9의 520)와, dc/dc 컨버터부(도 9의 530)를 구비할 수 있다.
이러한 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)과 일체형으로 형성되는 경우, 후술하는 도 14 또는 도 15의 태양광 시스템과 같이, 각 태양 전지 모듈(100)에서 생성된 직류 전원의 손실을 최소화하여 효율적으로 관리할 수 있게 된다. 한편, 일체형으로 형성된 정션 박스(200)는 MIC(Module Integrated Converter) 회로라고 명명될 수 있다.
한편, 정션 박스(200) 내의, 회로 소자들의 수분 침투 방지를 위해, 정션 박스 내부는, 실리콘 등을 이용하여, 수분 침투 방지용 코팅이 수행될 수 있다.
한편, 정션 박스(200)에는 개구(미도시)가 형성되어, 상술한 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이 정션 박스 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)와 연결되도록 할 수 있다.
한편, 정션 박스(200)의 동작시에는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd) 등으로부터 고열이 발생하는데, 발생된 열은 정션 박스(200)가 부착된 위치에 배열된 특정의 태양전지(130)의 효율을 감소시킬 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100)과 정션 박스(200) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 정션 박스(200)에서 발생되는 열을 분산시키기 위해, 방열 부재(400)의 단면적은, 플레이트(300)의 단면적 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 태양전지 모듈(100)의 배면 전부에 형성되는 것이 가능하다. 한편, 방열부재(미도시)는 열 전도도가 좋은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 등의 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 정션박스(160)의 일 측면에는, 전력 변환된 직류 전원 또는 교류 전원을 외부로 출력하기 위한, 외부접속단자(미도시)가 형성될 수 있다.
도 4는 도 1의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)에 대응하여, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)가 접속될 수 있다. 구체적으로, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b)을 바이패스(bypass)시킨다.
예를 들어, 정상적인 태양 전지에서 발생하는 대략 0.6V의 전압이 발생하는 경우, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위에 비해 캐소드 전극의 전위가 대략 12V(=0.6V*20)가량 더 높게 된다. 즉, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스가 아닌 정상 동작을 하게 된다.
한편, 제1 태양전지 스트링(140a)의 어느 태양 전지에서, 음영이 발생하거나, 이물질이 부착되거나 하여, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 경우, 어느 한 태양 전지에서 발생하는 전압은 대략 0.6V의 전압이 아닌, 역전압(대략 -15V)이 발생하게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위가 캐소드 전극에 비해 대략 15V 정도 더 높게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스 동작을 수행하게 된다. 따라서, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b) 내의 태양 전지에서 발생하는 전압이 정션 박스(200)로 공급되지 않게 된다. 이와 같이, 일부 태양전지에서 발생하는 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킴으로써, 해당 태양전지 등의 파괴를 방지할 수 있게 된다. 또한, 핫 스팟(hotspot) 영역을 제외하고, 생성된 직류 전원을 공급할 수 있게 된다.
다음, 제2 바이패스 다이오드(Db)는, 제1 버스 리본(145a)과 제2 버스 리본(145b) 사이에 접속되어, 제3 태양전지 스트링(140c) 또는 제4 태양전지 스트링(140d)에서 역전압 발생시, 제3 태양전지 스트링(140c) 및 제4 태양전지 스트링(140d)을 바이패스(bypass)시킨다.
다음, 제3 바이패스 다이오드(Dc)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링 및 제2 태양전지 스트링을 바이패스(bypass)시킨다.
한편, 도 4와 달리, 6개의 태양전지 스트링에 대응하여, 6개의 바이패스 다이오드를 접속시키는 것도 가능하며, 그 외 다양한 변형이 가능하다.
도 5는 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전류 곡선을 예시하며, 도 6은 도 1의 태양광 모듈의 전압 대비 전력 곡선을 예시한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 개방 전압(Voc)이 커질수록, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 단락(short) 전류는 작아지게 된다. 이러한 전압 전류 곡선(L)에 따라, 정션 박스(200) 내에 구비되는 커패시터부(520)에, 해당 전압(Voc)이 저장되게 된다.
한편, 도 6을 참조하면, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 최대 전력(Pmpp)은, 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)에 의해 산출될 수 있다. 예를 들어, 개방 전압(Voc)을 최대전압(V1)에서부터 감소시키면서, 각 전압 별, 전력을 연산하고, 연산된 전력이 최대 전력인지 여부를 판단한다. V1 전압에서, Vmpp 전압까지는 전력이 증가하므로, 연산된 전력을 갱신하여 저장한다. 그리고, Vmpp 전압에서, V2 전압까지는 전력이 감소하므로, 결국, Vmpp 전압에 해당하는 Pmpp를 최대 전력으로 결정하게 된다.
이와 같이, 핫 스팟이 발생하지 않는 경우, 전압 전력 곡선(L)에서 변곡점은 1개만이 발생하게 되므로, V1 구간에서 V2 구간의 탐색(exploring)만으로 간단하게 최대 전력을 산출할 수 있게 된다.
도 7은 도 1의 태양광 모듈에서의 음영 발생의 일예를 예시한다.
도면을 참조하면, 태양전지 모듈(100) 중 제1 태양전지 스트림(140a)에서, 음영이 발생하여, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 것을 예시한다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 역전압에 의해 턴 온되게 된다. 따라서, 태양전지 모듈 중 제1 내지 제2 태양전지 스트링을 제외한, 나머지 스트링(140c,140d,140e,140f)에서 생성된 직류 전원이 출력되게 된다. 예를 들어, 1개의 태양전지에서 대략 0.6V이 전압이 발생되는 경우, 대략 24V의 직류 전압이 출력되게 된다.
한편, 2개의 바이패스 다이오드가 턴 온되는 경우는, 대략 12V의 직류 전압이 출력되게 된다.
도 8a 내지 도 8b는 도 7의 음영 발생시 전압 대비 전력 곡선의 다양한 예를 예시한다.
먼저, 도 8a는, 3개의 바이패스 다이오드(Da.Db.Dc) 중 1개의 바이패스 다이오드가 턴온되는 경우를 예시한다. 도면과 같이, 핫 스팟이 발생하기 전에는, 제1 전압(VLmpp1)에 해당하는 제1 로컬 최대 전력 지점(Lmpp1)이 발생할 수 있으나, 핫 스팟 발생 이후에는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원 레벨이 다운되므로, 제2 전압(VLmpp2)에 해당하는 제2 로컬 최대 전력 지점(Lmpp2)이 발생할 수 있다.
다음, 도 8b는, 3개의 바이패스 다이오드(Da.Db.Dc) 중 2개의 바이패스 다이오드가 턴온되는 경우를 예시한다. 도면과 같이, 핫 스팟이 발생하기 전에는, 제3 전압(VLmpp3)에 해당하는 제3 로컬 최대 전력 지점(Lmpp3)이 발생할 수 있으나, 핫 스팟 발생 이후에는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원 레벨이 다운되므로, 제4 전압(VLmpp4)에 해당하는 제4 로컬 최대 전력 지점(Lmpp4)이 발생할 수 있다.
도 9는 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 일예이고, 도 10 내지 도 11b는 도 9의 제어 방법의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정션 박스(200)는, 바이패스 다이오드부(510), 커패시터부(520), dc/dc 컨버터부(530), 인버터부(540), 및 제어부(550)를 포함할 수 있다.
정션박스(200)는, 교류 전원을 출력하게 된다. 이러한 정션 박스(200)는, 마이크로 인버터(micro inverter)라 명명될 수 있다.
바이패스 다이오드부(510)는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 각각 대응하는 a 노드 , b 노드, c 노드, d 노드의 각 사이에, 배치되는 제1 내지 제3 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 포함한다.
커패시터부(520)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 저장한다. 도면에서는, 3개의 커패시터(Ca,Cb,Cc)가 병렬 접속되는 것을 예시하나, 직렬 접속되거나, 직병렬 혼합 접속되는 것도 가능하다.
dc/dc 컨버터부(530)는, 커패시터부(520)에 저장된 직류 전원을 이용하여, 레벨 변환을 수행한다. 도면에서는, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 및 변압기(T)의 권선비를 이용한, 플라이 백 컨버터(flyback converter)를 예시한다. 이에 의해, dc 레벨의 승압이 수행될 수 있다. 한편, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 제어를 위한, 컨버터 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
한편, dc/dc 컨버터부(530)는, 도면의 플라이백 컨버터외에, 부스트 컨버터(boost converter), 벅 컨버터(buck converter), 포워드 컨버터(forward converter) 등이 가능하며, 이들의 조합(예를 들어, Cascaded Buck-Boost Converter 등)도 가능하다.
인버터부(540)는, 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다. 도면에서는, 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)를 예시한다. 즉, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
인버터부(540) 내의 스위칭 소자들은, 인버터 제어부(미도시)로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 출력되게 된다. 바람직하게는, 그리드(grid)의 교류 주파수와 동일한 주파수(대략 60Hz)를 갖는 것이 바람직하다.
한편, dc/dc 컨버터부(530)와 인버터부(540) 사이에, 레벨 변환된 dc 전원을 저장하기 위한 커패시터부(미도시)를 더 포할 수 있다. 커패시터부(미도시)는, 상술한 커패시터부(520)와 유사하게, 복수의 커패시터를 구비할 수 있다.
도 9와 같이, 정션박스 내에 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부와, 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 구비함으로써, 정션 박스를 통해 간단하게 교류 전원을 공급할 수 있게 된다. 또한, 태양광 모듈의 설치가 용이해지며, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양과 시스템 구성시, 용량 확장에 유리하게 된다.
한편, 전류 감지부(A)는, 커패시터부(520)로 공급되는 전류(ic1)을 감지하며, 전압 감지부(B)는, 커패시터부(520)에 저장된 전압(vc1)을 감지한다. 감지된 전류(ic1)와 전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력된다.
한편, 제어부(550)는, 감지된 전류(ic1) 또는 전압(vc1)이 허용치 이상인 경우, 태양전지 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원이 공급되지 않도록, 스위칭 소자(Ss1)와 제2 스위칭 소자(Sf2)를 모두 오프시킬 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 도 9의 dc/dc 컨버터부(530)의 스위칭 소자를 제어하는 컨버터 제어 신호(Ss1)를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 인버터부(540)의 스위칭 소자를 제어하는 인버터 제어 신호를 출력할 수도 있다.
제어부(550)는, 감지된 전류(ic1) 또는 전압(vc1)에 기초하여, dc/dc 컨버터 내의 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 신호(Ss1)을 출력할 수 있다.
예를 들어, 제어부(550)는, 감지된 전류(ic1) 또는 전압(vc1)이 설정치 미만 인 경우, dc/dc 변환이 수행되지 않도록 스위칭 소자(Ss1)를 턴 오프시킬 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 감지된 전압(vc1)이, 도 6의 전압 구간(V1 내지 V2 구간) 또는, 도 10 내지 도 11b에 도시된 복수의 전압 구간(A1,A2,A3)에 대응하도록, 스위칭 소자(Ss1)를 턴 온할 수 있다.
예를 들어, 도 6과 같이 감지된 전압(vc1)이, 최대치인 V1 전압인 경우, 제어부(550)는, 전압(vc1)이 감소하도록, 스위칭 소자(S1)을 턴 온시킬 수 있다. 한편, 감지된 전압(vc1)이, 도 6의 최대 전력지점(mpp)에 해당하는 전압(Vmpp)을 지나 계속 감소한 경우, 제어부(550)는, 다시 증가하도록 스위칭 소자(S1)을 턴 오프시킬 수 있다. 스위칭 소자(S1)을 턴 오프에 의해, dc/dc 레벨 변화는 수행되지 않게 되며, 태양전지 모듈(100)에서 계속하여, 직류 전원이 공급되므로, 감지된 전압(vc1)이 증가하게 된다.
이와 같이, 감지된 전압(vc1)이, 도 6의 전압 구간(V1 내지 V2 구간)에서, 탐색(exploring)되는 사이, 제어부(550)는, 제1 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)을 적용할 수 있다.
즉, 제1 전압(V1)에서 부터 제2 전압(v2)까지 감지된 전압(vc1)이 하강하는 사이, 제어부(550)는, 감지된 전압(vc1)과 감지된 전류(ic1)를 이용하여, 전력 연산을 수행한다. 그리고, 제어부(550)는, 연산된 전력값을 기존 저장된 값과 계속 비교하여, 그 중 큰 값을 저장하고, 다음 감지된 전압에 기초하여 전력을 연산하고, 저장된 전력값과 연산된 잔력값을 계속 비교한다. 비교에 의해, 그 중 큰 값을 저장하므로, 최종적으로 저장된 값을, 최대 전력 값(Pmpp)으로 산출하고, 그에 해당하는 지점을 최대 전력 지점(mpp)로 산출한다. 즉, 도 6에서의 전압 대비 전력 곡선에서의 변곡점을 최대전력 지점으로 산출할 수 있다.
다른 예로, 도 10의 제2 전압 전력 곡선(PV2)과 제3 전압 전력 곡선(PV3)을 보면, 전압 대 전력 곡선(PV2 또는 PV3) 중 핫 스팟이 발생하지 않는 전압 구간(A3)과, 핫 스팟이 발생하는 구간(A1,A2)으로 구분되는 것을 알 수 있다.
핫 스팟이 발생하지 않는 전압 구간(A3)에서는, 상술한 바와 같이, 전압 구간(A1) 내에서, 제어부(550)는, 감지된 전압(Vc1)을 가변하면서, 전력 연산을 수행한다. 그리고, 제어부(550)는, 연산된 전력값을 기존 저장된 값과 계속 비교하여, 그 중 큰 값을 저장하고, 다음 감지된 전압에 기초하여 전력을 연산하고, 저장된 전력값과 연산된 잔력값을 계속 비교한다. 비교에 의해, 그 중 큰 값을 저장하므로, 최종적으로 저장된 값을, 해당 구간(A1)에서의 로컬 최대 전력 값(PV2의 Lmpp1 또는 PV3의 Lmpp3)으로 산출할 수 있다.
핫 스팟이 발생하는 구간(A1,A2)에서는, 바이패스 다이오드가 턴 온되므로, 실제, 커패시터부(c1)에 저장되는 직류 전원 레벨이 하강하게 된다. 1개의 바이패스 다이오드가 턴 온되는 경우의 최대 전압(Vc1)은, 대략 24V일 수 있으며, 2개의 바이패스 다이오드가 턴 온되는 경우의 최대 전압(vc1)은 대략 12V일 수 있다.
제어부(550)는, 미리 설정된 구간(A2,A3)에서, 감지된 전압(Vc1)을 가변하면서, 전력 연산을 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(550)는, A2 구간의 로컬 최대 전력값(PV2의 Lmpp2)과, A3 구간에서의 로컬 최대 전력값(PV3의 Lmpp4)을 각각 산출할 수 있다.
그리고, 제어부(550)는, 각각 산출된 로컬 최대 전력값 중, 최대값을 최대 전력값으로 결정한다. 즉, 해당 전압 전력 곡선 중의 최대 전력 지점을 결정한다. 이에 의해, 핫 스팟이 발생하는 경우에도, 최대 전력을 출력할 수 있게 된다.
이러한 방법을, 제1 최대 전력 검출 알고리즘과 다른, 제2 최대 전력 검출 알고리즘이라 할 수 있다.
한편, 도 11a는, 도 8a에 대응하며, 바이패스 다이오드가 1개 턴온 되는 경우, 복수 구간(A1,A2,A3)에서, 로컬 최대 전력값(Lmpp0,Lmpp2,Lmpp1)을 각각 산출하고, 그 중 최대치인, 제2 로컬 최대 전력값(Lmpp2)을 최대 전력값으로 산출하는 것을 예시한다.
다음, 도 11b는, 도 8b에 대응하며, 바이패스 다이오드가 2개 턴온 되는 경우, 복수 구간(A1,A2,A3)에서, 로컬 최대 전력값(Lmpp4,Lmpp5,Lmpp3)을 각각 산출하고, 그 중 최대치인, 제3 로컬 최대 전력값(Lmpp3)을 최대 전력값으로 산출하는 것을 예시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전압 및 전류를 감지한다(S910). 상술한 바와 같이, 도 9의 전류 감지부(A)는, 커패시터부(520)로 공급되는 전류(ic1)를 감지하며, 전압 감지부(B)는, 커패시터부(520)에 저장된 전압(vc1)을 감지한다. 감지된 전류(ic1) 및 전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력된다.
다음, 감지된 전압 또는 전류에 기초하여, 핫 스팟 발생 여부를 판단한다(S920). 제어부(550)는, 감지된 전압(vc1)의 레벨이 대략 36V인 경우, 핫 스팟이 발생하지 않는 것으로 판단한다.
제930 단계(S930)에서, 핫 스팟이 발생하지 않는 것으로 판단되는 경우, 제1 최대 전력 검출 알고리즘에 따라, 최대 전력 포인트를 결정한다(S960).
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 사이에서, 감지된 전압(vc1)을 변화시키면서, 최대 전력 지점(mpp)을 검출한다.
그리고, 최대 전력 지점(mpp)에 따라, 태양전지 모듈(100)에서 최대 전력(Pmpp)가 출력되도록 제어한다.
제930 단계(S930)에서, 핫 스팟이 발생하는 것으로 판단되는 경우, 제2 최대 전력 검출 알고리즘에 따라 최대 전력 포인트를 결정한다(S940).
제어부(550)는, 감지된 전압(vc1)의 레벨이 대략 24V(도 8a 또는 도 11a) 또는 12V(도 8b 또는 도 11b)인 경우, 핫 스팟이 발생하는 것으로 판단한다.
핫 스팟이 발생하는 것으로 판단되는 경우, 제어부(550)는, 도 11a 또는 도 11b와 같이, 최대 전력 검출을 위해, 복수의 구간(A1,A2,A3)에 한정하여, 로컬 최대 전력을 검출하도록 제어할 수 있다.
이러한 구간은, 태양전지 모듈(100)의 특성상 미리 산출될 수 있는 구간으로서, 제어부(550)는, 이러한 구간을 미리 저장하고 있을 수 있다.
제2 최대 전력 검출 알고리즘에 따라, 각 구간에서 로컬 최대 전력이 검출하고, 그 이후, 각 로컬 최대 전력을 비교하여, 최종적으로 최대 전력을 결정할 수 있다.
한편, 제940 단계(S940)와 제960 단계(S960) 이후에, 결정된 최대 전력 포인트에 따른 전류 및 전압을 출력한다(S950).
제어부(550)는, dc/dc 컨버터부(550)의 스위치(S1)를 제어하여, 연산된 최대 전력(도 11a의 Lmpp2, 도 11b의 Lmpp3)이 태양전지 모듈에서 출력되도록 제어할 수 있다. 그리고, dc/dc 컨버터부(550)는 이를 레벨 변환하여 출력할 수 있다. 그리고, 인버터부(540)에서 교류 전원을 출력할 수 있다.
도 13은 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 다른예이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정션 박스(200)는, 바이패스 다이오드부(510), 커패시터부(520), dc/dc 컨버터부(530), 및 제어부(550)를 포함할 수 있다. 도 9의 내부 회로도와 달리, 도 13의 내부 회로도는, 인버터부(540)를 포함하지 않는 것에 그 특징이 있다.
이에 따라, 정션박스(200)는, 직류 전원을 출력할 수 있다. 이때, 정션박스(200)가 파워 옵티마이징(power optimizing) 기능을 수행하는 경우, 이러한 정션 박스(200)는, 파워 옵티마이저(power optmizer)라 명명될 수 있다.
도 13과 같이, 정션박스 내에 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비함으로써, 정션 박스를 통해 간단하게 직류 전원을 공급할 수 있게 된다. 또한, 태양광 모듈의 설치가 용이해지며, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양과 시스템 구성시, 용량 확장에 유리하게 된다.
한편, 도 9 및 도 13과 달리, 정션박스(200)는, 바이패스 다이오드부(510) 및 커패시터부(520)만을 구비하는 것도 가능하다. 이에 따라, 정션 박스(200) 외부에 별도로, dc/dc 컨버터부(530), 및 인버터부(540)가 배치될 수 있다.
이러한 경우, 전류 감지부(A)는, 도 9 및 도 13에 도시한 바와 달리, dc/dc 컨버터부(530)에 입력되는 전류를 감지할 수 있다. 즉, 정션박스(200)와 dc/dc 컨버터부(530) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 전압 감지부(B)는, 도 9 및 도 13에 도시한 바와 달리, dc/dc 컨버터부(530)의 입력단 양단의 전압을 감지할 수 있다. 그리고, 각각 감지된 전류(ic1)와 전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력되어, 상술한 바와 같이 처리될 수 있다. 즉, 핫 스팟 발생 여부에 따라, 최대 전력 검출 알고리즘을 변경할 수 있다.
한편, 전류 감지부(A)와 전압 감지부(B)는, 도 9 및 도 13과 같이, 해당 위치에 배치되어, 각각 전류(ic1)와 전압(vc1)을 감지할 수 있으며, 감지된 전류(ic1)와 전압(vc1)은, 정션 박스(200) 외부의 제어부(550)에 입력되는 것도 가능하다.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 14의 태양광 시스템은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)을 구비한다. 각 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 교류 전원을 출력하는 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를 구비할 수 있다. 이때의 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를, 마이크로 인버터라 할 수 있으며, 각 정션박스(200a, 200b, ...,200n)에서 출력되는 교류 전원은 계통(grid)으로 공급되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 도 9의 정션박스(200)의 내부 회로는 도 14의 마이크로 인버터에 적용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 다른예이다.
도면을 참조하면, 도 15의 태양광 시스템은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)을 구비한다. 각 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 직류 전원을 출력하는 정션박스(1200a, 1200b, ...,1200n)를 구비할 수 있다. 그리고, 각 태양광 모듈듈(50a, 50b, ...,50n)에서 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(1210)가 더 구비되게 된다. 이때의, 정션박스(1200a, 1200b, ...,1200n)는, 직류 전원을 효율적으로 출력하기 위한 파워 옵티 마이징을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 도 13의 정션박스(200)의 내부 회로는 도 15의 파워 옵티마이저에 적용될 수 있다.
도 16a 내지 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 파워 옵티마이징을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 16a를 참조하면, 파워 옵티마이징이 적용되지 않는 경우를 설명한다. 도면과 같이, 복수의 태양전지 모듈이 도면과 같이 직렬 접속된 상태에서, 일부 태양전지 모듈(1320)에서 핫 스팟이 발생하여, 일부 전력 손실이 발생하는 경우(예를 들어, 70W 전력 공급), 정상적인 태양전지 모듈(1310)도, 일부 전력 손실이 발생(예를 들어, 70W 전력 공급)하게 된다. 따라서, 총 980W의 전력만을 공급하게 된다.
다음, 도 16b를 참조하여, 파워 옵티마이징이 적용되는 경우를 설명한다. 일부 태양전지 모듈(1320)에서 핫 스팟이 발생하여, 일부 전력 손실이 발생하는 경우(예를 들어, 70W 전력 공급), 해당 태양전지 모듈(1320)에서 공급되는 전류가 다른 태양전지 모듈(1310)에서 공급되는 전류와 동일하도록, 해당 태양전지 모듈(1320)에서 출력되는 전압을 낮춘다. 이에 따라, 핫 스팟이 발생한 태양전지 모듈(1320)에서는 일부 전력 손실이 발생(예를 들어, 70W 전력 공급)하게 되나, 정상적인 태양전지 모듈(1310)에서는, 전력 손실이 없게(예를 들어, 100W 전력 공급) 된다. 따라서, 총 1340W의 전력을 공급할 수 있게 된다.
이와 같이, 파워 옵티마이징에 따르면, 다른 태양전지 모듈에서 공급되는 전류에 맞추어, 핫 스팟이 발생하는 태양전지 모듈에서 공급되는 전압을 조정할 수 있다. 이를 위해, 각 태양전지 모듈은, 다른 태양전지 모듈에서 공급되는 전류치 또는 전압치를 입력받아, 해당 태양전지 모듈 내의 전압 출력 등을 제어할 수 있다.
한편, 한편, 본 발명의 실시예에 따른, 도 13의 정션 박스(200)는, 도 16b의 파워 옵티마이저에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 태양광 모듈의 제어방법은 태양광 모듈에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
Claims (17)
- 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈; 및
상기 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 저장하는 커패시터부와, 상기 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부, 상기 태양전지 모듈에서 핫 스팟이 발생하는 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 제어부를 구비하는 정션 박스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 핫 스팟이 발생하는 경우, 최대 전력 검출 알고리즘을 변경하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 커패시터부에 공급되는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및
상기 커패시터부 양단의 전압을 감지하는 전압 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 감지된 전류 또는 전압이 소정치 이하인 경우, 핫 스팟 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 각 구간에서의, 전압 대비 전력 곡선의 변곡점을 연산하고, 상기 연산된 변곡점을 로컬 최대 전력 지점으로 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 핫 스팟이 발생하지 않는 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 조절하여, 전압 대비 전력 곡선의 변곡점을 연산하고, 상기 연산된 변곡점을 최대 전력 지점으로 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 복수의 태양전지 중 역방향 전압이 발생하는 태양전지를 바이패스 시키는 바이패스 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 바이패스 다이오드의 일부가 턴 온되는 경우, 핫 스팟 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지 모듈은,
상기 복수의 태양전지의 하면과 상면에 형성되는 제1 밀봉재와 제2 밀봉재;
상기 제1 밀봉재의 하면에 형성되는 후면 기판; 및
상기 제2 밀봉재의 상면에 형성되는 전면 기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지 모듈은,
상기 복수의 태양전지 중 일부가 일렬로 연결되어 형성된 태양전지 스트링에 접속된 버스 리본; 및
상기 버스 리본과 상기 정션 박스를 전기적으로 접속시키는 도전성 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 정션 박스는,
상기 태양전지 모듈의 양단부 중 상기 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈;
상기 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 저장하는 커패시터부;
상기 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부; 및
상기 태양전지 모듈에서 핫 스팟이 발생하는 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 태양전지 모듈의 이면에 부착되며, 상기 커패시터부를 구비하는 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전압 및 직류 전류를 감지하는 단계;
상기 감지된 직류 전압 및 직류 전류에 기초하여, 핫 스팟 발생 여부를 판단하는 단계;
핫 스팟 발생한 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 복수 구간으로 나누어, 각 구간에서의 로컬 최대 전력 지점을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 복수의 로컬 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제어방법. - 제15항에 있어서,
로컬 최대 전력 지점을 산출하는 단계는,
각 구간에서의, 전압 대비 전력 곡선의 변곡점을 연산하고, 상기 연산된 변곡점을 로컬 최대 전력 지점을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제어방법. - 제15항에 있어서,
상기 핫 스팟이 발생하지 않는 경우, 상기 공급되는 직류 전압을 조절하여, 전압 대비 전력 곡선의 변곡점을 연산하고, 상기 연산된 변곡점을 최대 전력 지점으로 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제어방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |