KR101776159B1 - Sunlight Generation System having Connection Band For increasing lifetime in Solor cell module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈의 PID(Porential Induced Degradation)를 방지하여 태양전지 모듈의 수명을 연장시키도록 한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 입사된 태양광에 의해 생산한 전력을 양극 및 음극 단자를 통해 출력하는 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전력을 계통에 대응한 공급전력으로 변환하는 전력 변환부와, 상기 태양전지 모듈과 전력 변환부의 사이에 구성되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 상기 전력 변환부로 공급하는 접속반과, 상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 절연저항을 검출하는 절연저항 검출부와, 상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 전압 및 전류를 검출하는 전압/전류 검출부와, 상기 절연저항 검출부로부터 검출된 절연저항을 제공받아 상기 태양전지 모듈의 이상유무를 판단함과 더불어 상기 전압/전류 검출부에서 검출된 전압/전류를 제공받아 상기 전력 변환부의 동작 유무를 판단하는 제어부와, 상기 제어부의 제어를 받아 상기 전력 변환부가 동작하지 않을 때 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 양(+) 전압을 인가하여 상기 태양전지 모듈의 PID를 보상하는 PID 보상기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a solar power generation system having a connection panel capable of extending the service life of a solar cell module that prevents the PID (Porous Induced Degradation) of the solar cell module to extend the life of the solar cell module, A power converter for converting the power generated by the solar cell module into a power corresponding to the system; and a power conversion unit for converting power generated by the solar cell module into power supplied to the solar cell module, An insulation resistance detection unit configured to detect an insulation resistance flowing through the anode and the cathode terminals of the solar cell module; And a voltage / current detection unit configured to detect voltages and currents flowing through the positive and negative terminals of the solar cell module, And an insulation resistance detection unit for detecting the presence or absence of an abnormality in the solar cell module, and determining whether the power conversion unit is operated by receiving the voltage / current detected by the voltage / current detection unit And a PID compensator for compensating the PID of the solar cell module by applying positive (+) voltage to the positive and negative terminals of the solar cell module when the power conversion unit does not operate under the control of the control unit .
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 태양전지 모듈의 PID(Porential Induced Degradation)를 방지하여 태양전지 모듈의 수명을 연장시키도록 한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar power generation system, and more particularly, to a solar power generation system in which a solar cell module having a connection half capable of prolonging the life of a solar cell module that prevents the PID (Porous Induced Degradation) Power generation system.
지구환경의 오염 및 화석 에너지원의 고갈은 특별한 이슈가 되기에는 이미 너무나 당연한 현안이며, 인류를 위협하는 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 국가와 인종을 초월해서 환경오염을 줄이고 환경친화적인 신재생 에너지원을 찾아내는데 노력을 기울이고 있었다.The pollution of the global environment and the depletion of fossil energy sources have already become a matter of considerable concern and become an important threat to humanity. As a result, efforts were made to reduce environmental pollution across countries and races, and to find environment-friendly renewable energy sources.
신재생 에너지는 새로운 에너지의 패러다임 전환에 있어서 그 중심이 될 것으로 기대되는 에너지원이며, 특히 신재생 에너지 중에서도 태양광 발전시스템은 실용화에 가장 가까운 발전방식이다.Renewable energy is the energy source that is expected to become a center for the paradigm shift of new energy. Especially, among the renewable energy, the photovoltaic power generation system is the development method closest to practical use.
1년간에 지구 전체로 쏟아지는 태양 에너지량의 크기는, 대강 9.5×1020kcal이고, 이 분량의 크기는, 전세계에서 1년간에 소비되는 에너지량의 1만배 이상으로 상당하다.The amount of solar energy poured into the entire earth in one year is approximately 9.5 × 1020 kcal, and the magnitude of this amount is equivalent to more than 10,000 times of the amount of energy consumed in a year in the world.
태양광 발전시스템은 태양에너지를 이용함으로써 연료비가 필요없고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없습니다. 또한 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이하여, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 태양광 발전시스템은 최대 전력을 발전하는 시간대가 하절기 피크 전력소비 시간대와 비슷하여, 전력사업용 및 주택 건물용으로 전력계통과 연계운전 시 전력 수급 불균형을 해소할 수 있고 주택 및 건물의 지붕 등에 다양한 형태로 설치함으로써 국내 부존자원을 효율적으로 사용할 수 있는 전력 공급원으로 주목받고 있었다.Solar power systems use solar energy, so they do not need to pay for fuel, and there is no air pollution or waste. In addition, it is easy to automate or automate the system so that the cost of operation and maintenance can be minimized. In addition, the photovoltaic power generation system has a peak power generation time zone similar to the summer peak power consumption time zone, It has been attracting attention as a power supply source that can effectively utilize the domestic resources by installing various types of buildings and roofs of houses and buildings, which can solve the imbalance of power supply and demand during the connection operation with the power system for residential buildings.
태양광 발전은 현재 전 세계적으로 큰 붐이 일고 있는 분야로서, 매년 30 ~ 40% 이상의 증가추세를 나타내고 있었다. 최근 2 ~ 3년 사이에는 더욱 현격한 증가 추세를 나타냄에 따라 현재 태양광업계 85% 이상을 장악하고 있는 실리콘 태양전지의 원재료 부족 현상까지 나타나고 있는 실정이었다.Photovoltaic power generation is currently experiencing a huge boom in the world, with an annual trend of more than 30% to 40%. In recent 2 ~ 3 years, it shows a remarkable increase trend, and it seems that the raw material shortage of silicon solar cell, which dominates the current 85% of the solar industry, has appeared.
우리나라의 경우 2003년까지 설치된 PV 시스템의 누적량이 6MW에 불과했었다. 그러나 2004년부터 PV시스템 보급이 급격히 증가하기 시작하여 2005년에는 한 해 동안 약 6MW에 이르는 PV시스템이 설치되었다. 세계 에너지기구에서 조사한 바에 따르면, PV시스템의 수요 증가 부분에서 우리나라는 IEA가입국 중 최근 가장 큰 증가추세를 보이는 독일에 이어 두 번째로 높은 증가추세를 나타내고 있었다.In Korea, the accumulated PV system installed by 2003 was only 6MW. However, the supply of PV systems began to increase rapidly in 2004, and in 2005, a PV system of about 6 MW was installed in the year. According to the survey conducted by the World Energy Agency, Korea showed the second highest increase in the demand for PV systems after Germany, which has the most recent increase among the IEA member countries.
상기와 같이 미래의 신재생 에너지원으로 각광받고 있는 태양광 발전 장치는 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 수집하고, 수집된 전기 에너지를 저장하는 한편, 수집 단계에서 직류로 변환된 전기에너지를 교류 에너지로 변환시켜 변압기로 입력시키도록 된 것이다.As described above, the photovoltaic device, which is attracting attention as a future renewable energy source, converts light energy incident from the sun into electric energy, collects the collected electric energy, and stores the collected electric energy. Energy is converted into alternating current energy and input to the transformer.
이러한 태양광 발전 장치는 입사되는 태양광을 수집하는 집광판이 다수 개 설치되고, 각각의 집광판에 상술한 태양광 발전 시스템이 구비되는 것이 일반적이었다.In such a photovoltaic power generation apparatus, a plurality of light collecting plates for collecting sunlight to be incident are provided, and each of the light collecting plates is provided with the above-described photovoltaic power generation system.
한편, 태양광 발전 장치에는 예상하지 못한 급격한 전압이나 전류가 발생하는 전자 쇼크에 의해 회로가 손상되는 문제점과, 또한 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들을 구비하였다.On the other hand, in order to prevent a circuit from being damaged by an electric shock in which a sudden voltage or current is generated which is unexpected in a photovoltaic power generation device, and to prevent unbalanced power generation characteristics of the condenser due to other factors such as changes in the surrounding environment Protection devices.
이러한 보호 장치에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단과, 태양 전지판을 통해 생성된 전력 전압과 전류를 검출하여 발전 상태의 정상 여부를 감시하는 전압 및 전류 측정 센서와, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈 등이 구성되어 있고, 주로 태양광 발전 장치와 부하 또는 중앙의 제어부 사이에 설치된 접속반에 구성되었다.The protection device includes reverse voltage prevention means including a reverse voltage prevention diode for protecting a circuit at an input / output terminal by blocking a current flowing in a reverse direction, and a reverse voltage prevention means for detecting a power voltage and a current generated through the solar battery panel, It consists of a voltage and current measurement sensor to monitor and an overcurrent protection fuse that protects the circuit by cutting off the overcurrent. It is mainly composed of a connection panel installed between the photovoltaic power generation unit and the load or the central control unit.
최근의 태양광 발전의 보급에 수반하여, 메가 솔라 등 발전 시스템의 대규모화가 진행되고 있으며, 전송 손실을 낮추는 등의 목적으로, 시스템 전압의 고전압화의 움직임도 있다. 시스템 전압이 상승함으로써, 태양전지 모듈에서는, 프레임과 셀의 사이의 전위차가 커지게 된다.With the recent spread of photovoltaic power generation, power systems such as megasolar are becoming large-scale, and there is also a trend toward higher voltage of the system voltage for the purpose of lowering the transmission loss. As the system voltage rises, the potential difference between the frame and the cell becomes large in the solar cell module.
즉, 태양전지 모듈의 프레임은 일반적으로 접지되어 있어, 태양 전지 어레이의 시스템 전압이 600V 내지 1000V가 되면, 가장 전압이 높아지는 태양전지 모듈에서는, 프레임과 셀간의 전위차가 그대로 시스템 전압의 600V 내지 1000V가 되어, 고전압이 인가된 상태에서 낮 동안의 발전을 유지하게 된다.That is, since the frame of the solar cell module is generally grounded, when the system voltage of the solar cell array becomes 600V to 1000V, the potential difference between the frame and the cell becomes 600V to 1000V So that power generation during the daytime can be maintained while the high voltage is applied.
또한, 유리는 태양 전지 밀봉재에 비해 전기 저항이 낮아, 프레임을 개재하여 유리와 셀간에도 고전압이 발생하게 된다. 즉, 낮 동안에 발전하고 있는 상황 하에서, 직렬 접속된 태양전지 모듈은 셀과 모듈간 및 셀과 유리면과의 전위차가 접지측에서부터 순차 커져, 가장 큰 곳에서는 거의 시스템 전압의 고전압 전위차가 유지되게 된다. 이러한 상태에서 사용된 태양 전지 모듈 중에는, 출력이 크게 저하되어, 특성 열화가 일어나는 PID(Potential Induced Degradation의 약칭) 현상이 발생한 결정계 발전 소자를 사용한 모듈의 예도 보고되어 있다.In addition, the glass has a lower electrical resistance than the solar cell sealing material, and a high voltage is generated between the glass and the cell through the frame. That is, under the situation of developing during the daytime, the potential difference between the cell and the module and between the cell and the glass surface sequentially increases from the ground side in series-connected solar cell modules, and the high voltage potential difference of the system voltage is maintained almost at the largest. Among the solar cell modules used in such a state, there is also reported an example of a module using a crystal power generation device in which the output significantly decreases and PID (abbreviated as Potential Induced Degradation) phenomenon occurs in which characteristic deterioration occurs.
PID 현상이란 태양전지 모듈이 고온 고습한 조건의 환경에 노출되어 있을 때, 모듈에 가해지는 고전압의 전류로 인하여 절연성이 급격하게 악화되면서 모듈의 출력이 심각한 수준으로 저하되는 현상을 말한다. 이는 여러 원인이 있으나, 그 중에서도 태양전지 모듈에 사용되는 봉지재의 절연성이 취약하기 때문이다.The PID phenomenon refers to the phenomenon that when the solar cell module is exposed to high temperature and high humidity environment, the insulation of the module is abruptly deteriorated due to the high voltage current applied to the module, and the output of the module is seriously degraded. This is due to various reasons, among which the insulating properties of the encapsulant used in the solar cell module are poor.
이에 따라 태양광 발전 시스템의 장기적인 신뢰성의 관점에서 태양전지 모듈에서 발생하는 PID를 극복하기 위한 기술이 연구되고 있다.Accordingly, techniques for overcoming the PID generated in the solar cell module from the viewpoint of long-term reliability of the solar power generation system are being studied.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 태양광 발전 상태를 실시간으로 감지한 상태에서 태양광 발전이 되지 않을 때 태양전지 모듈의 (+) 및 (-) 단자에 양(+) 전압을 걸어줌으로써 태양전지 모듈의 PID를 억제하여 전체적인 태양전지 모듈의 수명을 연장함과 더불어 발전 효율을 향상시키도록 한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a solar cell module in which a positive (+) voltage is applied to the (+) and (- The present invention aims to provide a solar power generation system having a connection panel capable of extending the service life of a solar cell module that increases the lifetime of the entire solar cell module by suppressing the PID of the solar cell module, have.
또한, 본 발명은 사용자와 전력 변환부의 안정적인 동작을 위해 전력 변환부(PCS)의 정시 혹은 일정 간격으로 전력 변환부(PCS)를 정지시켜 절연저항을 측정하고 전력 변환부의 동작 유무를 확인함으로써 안정적으로 전력을 공급하도록 한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention also provides a method and apparatus for controlling the operation of a power conversion unit (PCS) by stopping a power conversion unit (PCS) at regular intervals or at regular intervals for stable operation of a user and a power conversion unit Another object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system having a connection panel capable of extending the service life of a solar cell module for supplying electric power.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템은 입사된 태양광에 의해 생산한 전력을 양극 및 음극 단자를 통해 출력하는 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전력을 계통에 대응한 공급전력으로 변환하는 전력 변환부와, 상기 태양전지 모듈과 전력 변환부의 사이에 구성되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 상기 전력 변환부로 공급하는 접속반과, 상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 절연저항을 검출하는 절연저항 검출부와, 상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 전압 및 전류를 검출하는 전압/전류 검출부와, 상기 절연저항 검출부로부터 검출된 절연저항을 제공받아 상기 태양전지 모듈의 이상유무를 판단함과 더불어 상기 전압/전류 검출부에서 검출된 전압/전류를 제공받아 상기 전력 변환부의 동작 유무를 판단하는 제어부와, 상기 제어부의 제어를 받아 상기 전력 변환부가 동작하지 않을 때 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 양(+) 전압을 인가하여 상기 태양전지 모듈의 PID를 보상하는 PID 보상기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic power generation system including a connection panel capable of extending the lifetime of the solar cell module. The photovoltaic power generation system includes a photovoltaic And a power conversion unit configured to convert the power generated by the solar cell module into a supply power corresponding to the system, and a power conversion unit configured between the solar cell module and the power conversion unit, And an insulation resistance detecting unit configured to detect an insulation resistance flowing in the positive and negative terminals of the solar cell module, the insulation resistance detection unit being formed in the connection panel, A voltage / current detection unit for detecting a voltage and a current; A control unit for determining the presence or absence of an abnormality of the solar cell module and determining whether the power conversion unit is operated by receiving the voltage / current detected by the voltage / current detection unit; And a PID compensator that compensates the PID of the solar cell module by applying a positive voltage to the positive and negative terminals of the solar cell module when the solar cell module is not in use.
본 발명에 의한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The photovoltaic generation system having the connection panel capable of extending the service life of the solar cell module according to the present invention has the following effects.
첫째, 태양광 발전 상태를 실시간으로 감지한 상태에서 태양광 발전이 되지 않을 때 태양전지 모듈의 양극(+) 및 음극(-) 단자에 양(+) 전압을 걸어줌으로써 태양전지 모듈의 PID를 억제하여 전체적인 태양전지 모듈의 수명을 연장함과 더불어 발전 효율을 향상시킬 수 있다.First, it suppresses the PID of the solar cell module by applying positive (+) voltage to the positive (+) and negative (-) terminals of the solar cell module when the photovoltaic Thereby extending the lifetime of the entire solar cell module and improving the power generation efficiency.
둘째, 사용자와 전력 변환부의 안정적인 동작을 위해 전력 변환부(PCS)의 정시 혹은 일정 간격으로 전력 변환부(PCS)를 정지시켜 절연저항을 측정하고 전력 변환부의 동작 유무를 확인함으로써 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.Secondly, for stable operation of the user and the power conversion unit, the power conversion unit PCS is stopped at a predetermined time or at regular intervals to measure the insulation resistance, and by checking the operation of the power conversion unit, .
셋째, 태양전지 모듈에서 출력되는 전압 및 전류를 측정하여 전력 변환부의 동작 유무를 확인한 후 인버터가 하지 않을 때 태양전지 모듈의 (+) 및 (-) 단자에 양(+) 전압을 걸어줌으로써 전력 변환부의 정지없이 진행하여 발전 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있다.Third, the voltage and current output from the solar cell module are measured to check the operation of the power converter. When the inverter is not in operation, the positive (+) voltage is applied to the positive and negative terminals of the solar cell module, It is possible to prevent the lowering of the power generation efficiency by proceeding without a negative stop.
도 1은 본 발명에 의한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템에서 하나의 태양전지 모듈을 실시예로 설명하기 위한 구성도.
도 2는 도 1에서 PID 보상기의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 3a 및 도 3b는 태양전지 모듈에 PID 현상이 발생하기 전과 후를 각각 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining one solar cell module in a solar power generation system having a connection half capable of extending the service life of the solar cell module according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation of the PID compensator in FIG. 1; FIG.
FIGS. 3A and 3B are views before and after a PID phenomenon occurs in a solar cell module, respectively. FIG.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be noted that the drawings denoted by the same reference numerals in the drawings denote the same reference numerals whenever possible, in other drawings.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. And certain features shown in the drawings are to be enlarged or reduced or simplified for ease of explanation, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
도 1은 본 발명에 의한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템에서 하나의 태양전지 모듈을 실시예로 설명하기 위한 구성도이다.FIG. 1 is a view illustrating an embodiment of a solar cell module in a photovoltaic generation system having a connection panel capable of extending the life of the solar cell module according to the present invention.
본 발명에 의한 태양전지 모듈의 수명 연장이 가능한 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 입사된 태양광에 의해 생산한 전력을 양극(+) 단자(111)와 음극(-) 단자(112)를 통해 출력하는 태양전지(PV) 모듈(110)과, 상기 태양전지 모듈(110)에서 생산된 전력을 계통에 대응한 공급전력으로 변환하는 전력 변환부(130)와, 상기 태양전지 모듈(110)과 전력 변환부(130)의 사이에 구성되어 상기 태양전지 모듈(110)에서 생성된 전력을 상기 전력 변환부(130)로 공급하는 접속반(120)과, 상기 접속반(120)에 구성되고 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 단자(111) 및 음극(-) 단자(112)에 흐르는 절연저항을 검출하는 절연저항 검출부(121)와, 상기 접속반(120)에 구성되고 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 및 음극(-) 단자(111, 112)에 흐르는 전압 및 전류를 검출하는 전압/전류 검출부(122)와, 상기 절연저항 검출부(121)로부터 검출된 절연저항을 제공받아 상기 태양전지 모듈(110)의 이상유무를 판단함과 더불어 상기 전압/전류 검출부(122)에서 검출된 전압/전류를 제공받아 상기 전력 변환부(130)의 동작 유무를 판단하는 제어부(123)와, 상기 제어부(123)의 제어를 받아 상기 전력 변환부(130)가 동작하지 않을 때 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 및 음극(-) 단자(111, 112)에 양(+) 전압을 인가하여 상기 태양전지 모듈(110)의 PID를 보상하는 PID 보상기(124)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a solar power generation system having a connection panel capable of extending the life of the solar cell module according to the present invention is constructed such that electric power generated by incident solar light is supplied to the positive (+)
상기 절연저항 검출부(121)를 통해 검출된 절연저항의 정보를 근거로 상기 제어부(123)는 상기 태양전지 모듈(110)의 누설전류를 파악할 수가 있다. 즉, 상기 절연저항 검출부(121)에서 검출된 절연저항에 대한 정보는 제어부(124)로 인가되고, 상기 제어부(123)에서 상기 절연저항 값을 분석하여 상기 태양전지 모듈(110)의 누설전류를 검출하게 된다.The
또한, 상기 태양전지 모듈(110)의 출력단에는 전압/전류 검출부(122)가 구성되어 있는데, 상기 전압/전류 검출부(122)에서 상기 태양전지 모듈(110)의 전압 및 전류를 실시간으로 검출하고, 상기 전압/전류 검출부(122)에서 검출된 정보는 제어부(123)로 전달된다.The voltage /
상기 제어부(123)는 상기 전압/전류 검출부(122)에서 검출된 정보를 분석하여 상기 태양전지 모듈(110)의 발전상태를 분석하고 상기 태양전지 모듈(110)이 발전되지 않을 때 상기 PID 보상기(124)에 제어신호를 인가하여 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 단자(111) 및 음극(-) 단자(112)에 각각 양(+) 전압을 인가하여 태양전지 모듈(110)의 PID 현상을 방지한다.The
상기 태양전지 모듈(110)과 PID 보상기(124)의 사이에는 릴레이 스위치(125)가 구성되는데, 상기 제어부(123)는 상기 전압/전류 검출부(122)에서 검출된 전압/전류 정보를 분석하여 상기 태양전지 모듈(110)이 발전하지 않을 때 상기 릴레이 스위치(125)를 ON시켜 상기 PID 보상기(124)를 통해 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 및 음극(-) 단자(111, 112)에 양(+) 전압이 인가되도록 한다.A
상기 릴레이 스위치(125)의 출력단에는 상기 태양전지 모듈(110)로부터 PID 보상기(124)로 전류가 역류하는 것을 차단하기 역전류 방지용 다이오드(126)가 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+)단자(111)에 각각 연결되어 있다.A reverse
뿐만 아니라 상기 태양전지 모듈(110)의 출력단에도 역전류 방지용 다이오드(126)가 구성되어 있다.In addition, a reverse
상기 전력 변환부(130)는 상기 태양전지 모듈(110)의 양극(+) 단자(111)와 음극(-) 단자(112)를 통해 입력되는 직류전압보다 높은 직류전압으로부터 변환하는 직류-직류(DC/DC) 컨버터(도시되지 않음)와, 상기 직류-직류 컨버터에서 출력되는 직류전압을 상용 교류전압으로 변환하는 직류-교류(DC/AC) 인버터로 이루어져 있다.The
상기 PID 보상기(124)는 태양광 발전이 이루어지는 주간에 행하지 않고, 야간에 태양전지 모듈(110)의 양극단자(111)와 음극단자(112)에 각각 양(+) 전압을 인가하여 태양전지 모듈(110)의 분극화로 인한 PID를 억제하여 태양전지 모듈(110)의 수명을 향상시킬 수가 있다.The PID compensator 124 applies a positive voltage to the
상기 제어부(123)에는 시간 설정이 가능한 타이머부(도시되지 않음)를 구성하거나 상기 전력 변환부(130)와 통신을 수행하도록 통신부(도시되지 않음)를 추가적으로 구성하여 상기 전력 변환부(130)의 동작 유무를 2중으로 확인하여 상기 PID보상기(124)를 제어한다.The
도 2는 도 1에서 PID 보상기의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.FIG. 2 is a flow chart for explaining the operation of the PID compensator in FIG.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 모듈(110)에서 출력되는 전압/전류를 전압/전류 검출부(122)에서 실시간으로 검출한 상태에서 검출된 전압/전류가 검출되지 않았을 때 릴레이 스위치(126)를 온(ON)시켜 PID 보상기(124)에서 태양전지 모듈(110)의 양극 및 음극 단자(111, 112)에 양(+) 전압을 인가하게 된다.2, when the voltage / current output from the
이때 상기 전압/전류 검출부(122)에서 검출된 전압/전류(V)를 제공받아 제어부(123)는 기준 전압(V*)과 비교하여 기준 전압(V*) 이하 혹은 전류가 0일 때 전력 변환부(130)의 동작이 OFF로 판단하여 상기 PID 보상기(124)를 동작하고, 만약 검출된 전압/전류(V)가 기준 전압(V*)보다 크면 상기 전압/전류 검출부(122)를 통해 계속해서 전압/전류를 검출하게 된다.The
계속해서, 상기 제어부(123)는 상기 PID 보상기(124)의 동작 시간(t)을 측정하고 측정 기준 시간(t*)과 비교하여 동작 시간(t)이 측정 기준 시간(t*) 이상 일때 상기 릴레이 스위치(126)를 OFF하고, 동작 시간(t)이 측정 기준 시간(t*) 보다 작을 때 상기 PID 보상기(124)는 계속해서 동작하게 된다.The
도 3a 및 도 3b는 태양전지 모듈에 PID 현상이 발생하기 전과 후를 각각 나타낸 도면이다.FIGS. 3A and 3B are views showing a PID phenomenon before and after a solar cell module, respectively.
즉, PID는 태양전지 모듈의 신뢰성 이슈 중 최근 가장 많이 회자되는 현상으로서, 고전압에서의 태양전지 모듈의 전기화학적 부식현상을 관찰한 이래, 고전압에서의 태양전지 모듈의 누설전류 분석을 시행한 후 결정질 태양전지 모듈에서도 동일한 PID 현상이 보고되면서 큰 관심을 가지게 되었다. 옥외 설치된 결정질 태양전지 모듈에서 외관의 특이점이 보이지 않는 상태에서 과도한 출력 저하율이 발생하였고 이의 원인을 PID로 유추하게 되었다. 과거에는 보이지 않았던 PID 현상이 최근에 이슈화된 이유는 태양전지 효율이 18%되고, 개방전압(Voc) 값이 600mV 이상이 되면서 개별 태양전지 모듈과 20개 정도의 태양전지 모듈을 구성한 태양전지 어레이 끝단의 전압 차가 600V 이상이 되기 때문이다.That is, PID is the most recently reported phenomenon of the reliability problem of the solar cell module. Since the electrochemical corrosion phenomenon of the solar cell module at the high voltage was observed, the leakage current of the solar cell module at the high voltage was analyzed, The same PID phenomenon was reported in the solar cell module, and it became a great interest. In the crystalline solar cell module installed outdoors, the excessive output decrease rate occurred in the state where the outlier singularity was not visible, and the cause of this was deduced as PID. The reason why the PID phenomenon that has not been seen in the past has recently become an issue is that the solar cell efficiency is 18% and the open-circuit voltage (Voc) value is 600 mV or more, Is 600 V or more.
이러한 PID 현상의 주된 요인으로서는 태양전지 모듈에 사용되는 강화유리에 포함된 Na이온이 전기장에 의해 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)을 거쳐 셀(cell)의 전면에 위치하고 있는 반사방지층(SiNx)으로 이동하게 되고 양전하가 쌓이면서 전자의 흐름을 방해하고 있기 때문이다.As a main factor of the PID phenomenon, the Na ions contained in the tempered glass used in the solar cell module are transferred to the antireflection layer (SiNx) located on the front side of the cell through the EVA (Ethylene Vinyl Acetate) It is because the positive charge accumulates and disturbs the flow of electrons.
따라서 본 발명은 이와 같은 PID 현상을 미연에 방지하고자 태양광 발전이 이루어지지 않은 야간에 태양광 발전이 행해졌을 때 태양전지 모듈에 발생한 고전압과 동일한 전압의 세기를 갖는 역전압을 태양전지 모듈의 양극단자와 음극단자에 인가하여 해결할 수가 있다.Accordingly, in order to prevent such a PID phenomenon, a reverse voltage having the same voltage as the high voltage generated in the solar cell module when the solar cell is generated at the night when the solar cell is not generated is applied to the anode of the solar cell module To the terminal and the negative terminal.
한편, 이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments or constructions. Can be carried out within a limited range. Accordingly, such modifications are deemed to be within the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the following claims.
110 : 태양전지 모듈 111 : 양극단자
112 : 음극단자
120 : 접속반 121 : 절연저항 검출부
122 : 전압/전류 검출부 123 : 제어부
124 : PID 보상기 125 : 릴레이 스위치
126 : 역전류 방지용 다이오드 130 : 전력 변환부110: solar cell module 111: positive electrode terminal
112: negative terminal
120: connection board 121: insulation resistance detector
122: voltage / current detection unit 123:
124: PID compensator 125: Relay switch
126: Reverse current prevention diode 130: Power conversion section
Claims (5)
상기 태양전지 모듈에서 생산된 전력을 계통에 대응한 공급전력으로 변환하는 전력 변환부와,
상기 태양전지 모듈과 전력 변환부의 사이에 구성되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 상기 전력 변환부로 공급하는 접속반과,
상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 절연저항을 검출하는 절연저항 검출부와,
상기 접속반에 구성되고 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 흐르는 전압 및 전류를 검출하는 전압/전류 검출부와,
상기 절연저항 검출부로부터 검출된 절연저항을 제공받아 상기 태양전지 모듈의 이상유무를 판단함과 더불어 상기 전압/전류 검출부에서 검출된 전압/전류를 제공받아 상기 전력 변환부의 동작 유무를 판단하는 제어부와,
상기 제어부의 제어를 받아 상기 전력 변환부가 동작하지 않을 때 상기 태양전지 모듈의 양극 및 음극 단자에 양(+) 전압을 인가하여 상기 태양전지 모듈의 PID를 보상하는 PID 보상기와,
상기 태양전지 모듈과 PID 보상기의 사이에 구성되어 상기 제어부의 제어에 따라 ON 또는 OFF되는 릴레이 스위치를 포함하고,
상기 제어부는 상기 PID 보상기의 동작 시간을 측정하고 측정 기준 시간과 비교하여 동작 시간이 측정 기준 시간 이상 일 때 상기 릴레이 스위치를 OFF하고, 동작 시간이 측정 기준 시간보다 작을 때 상기 PID 보상기를 계속해서 동작하고,
상기 제어부에 시간 설정이 가능한 타이머부를 구성하거나 상기 전력 변환부와 통신을 수행하도록 통신부를 추가적으로 구성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 수명 연장용 접속반을 구비한 태양광 발전 시스템.A solar cell module for outputting power generated by incident solar light through positive and negative terminals,
A power converter for converting the power produced by the solar cell module into power corresponding to the system,
A connection unit connected between the solar cell module and the power conversion unit to supply the power generated by the solar cell module to the power conversion unit,
An insulation resistance detector configured to detect an insulation resistance flowing in the positive and negative terminals of the solar cell module,
A voltage / current detecting unit configured to detect a voltage and a current flowing in the anode and the cathode of the solar cell module,
A controller receiving the insulation resistance detected by the insulation resistance detector to determine whether or not the solar cell module is abnormal, and determining whether the power converter is operated by receiving the voltage / current detected by the voltage / current detector;
A PID compensator for compensating the PID of the solar cell module by applying a positive voltage to the positive and negative terminals of the solar cell module when the power conversion unit does not operate under the control of the control unit;
And a relay switch formed between the solar cell module and the PID compensator and being turned on or off under the control of the control unit,
The control unit measures the operation time of the PID compensator, compares the operation time with the measurement reference time, turns off the relay switch when the operation time is equal to or longer than the measurement reference time, and continues to operate the PID compensator when the operation time is less than the measurement reference time and,
Wherein the control unit further comprises a communication unit configured to configure a timer unit capable of setting a time or perform communication with the power conversion unit.
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