KR101787487B1 - Apparatus for Detecting Active type Fuse Disconnection of Connection for Photovoltaic Power Generation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치에 관한 것으로서, 발전 전력에 대한 역전류 방지용 다이오드와 회로 보호 기능용 퓨즈를 포함하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 태양전지판을 포함하는 스트링별로 발전전압을 감지하고, 스트링별로 발전전압의 인가 유무를 표시하는 전압감지회로부; 상기 스트링별로 발전전류의 크기를 감지하는 전류감지회로부; 상기 퓨즈 상태를 판단하기 위한 단선 판단용 전압에 의해 상기 퓨즈 단선시 발생되는 전압 변화를 이용하여 퓨즈의 단선 상태와 스트링별 발전 전압의 개방 상태를 구분하여 감시하는 단선감지회로부; 상기 퓨즈의 단선시 출력측의 고전압이 상기 전압감지회로부 또는 단선감지회로부에 역방향 유입되는 것을 방지하는 역전압 방지회로부; 및 상기 단선 판단용 전압을 발생하여 상기 단선감지회로부에 인가하고, 상기 단선감지회로부의 출력 전압을 통해 상기 퓨즈의 정상 여부를 판단하여 상기 접속반을 통합 감시하는 접속반 제어기를 포함한다. 따라서, 본 발명은 태양광 발전 상태와 무관하게 접속반 내의 퓨즈의 단선 여부를 바로 확인할 수 있어 접속반의 안전성을 향상시킬 수 있고, 발전 효율의 감소 현상을 조기에 발견할 수 있고, 접속반 제어기를 통해 원격에서도 단선 감시가 가능하고, 기존의 전압 및 전류 감시 회로를 활용하여 간단하게 능동적인 단선감지회로를 추가할 수 있어 회로의 간편성과 제조 비용의 부담을 경감시킬 수 있다.The present invention relates to an active fuse burnout detecting apparatus for a solar panel, and more particularly, to an active fuse burnout detecting apparatus for a solar panel for a photovoltaic power generation including a diode for preventing reverse current against generation power and a fuse for circuit protection function A voltage sensing circuit unit for sensing a power generation voltage for each string including at least one solar panel and displaying whether the power generation voltage is applied to each string; A current sensing circuit unit for sensing the magnitude of the generated current for each string; A disconnection detection circuit unit for discriminating between a disconnection state of a fuse and an open state of a generation voltage for each string by using a voltage change occurring when the fuse is disconnected by a disconnection determination voltage for determining the fuse state; A reverse voltage prevention circuit part for preventing a high voltage on the output side of the fuse from flowing in a reverse direction to the voltage sensing circuit part or the disconnection detecting circuit part when the fuse is disconnected; And a connection half-controller for generating the break voltage for application to the break detection circuit unit and for determining whether the fuse is normal through the output voltage of the break detection circuit unit to monitor the connection unit. Therefore, it is possible to immediately confirm whether or not the fuse in the connection module is disconnected regardless of the state of the solar power generation, so that the safety of the connection module can be improved, the phenomenon of reduction of the power generation efficiency can be detected early, It is possible to monitor the disconnection from a remote place and it is possible to add an active disconnection detection circuit simply by utilizing the existing voltage and current monitoring circuit, thereby simplifying the circuit and reducing the manufacturing cost.
Description
본 발명은 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 발전 시스템의 발전 상태와 무관하게 상시 접속반 내의 퓨즈 단선 여부를 확인할 수 있는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active fuse disconnection detecting device for a solar panel, and more particularly, to an active fuse disconnection detecting device for a solar panel, which can confirm whether a fuse is disconnected in an always- And a fuse disconnection detecting device.
일반적으로, 태양광 발전 장치는 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 수집하고, 수집된 전기 에너지를 저장하며, 에너지 수집 단계에서 직류로 변환된 전기 에너지를 교류 에너지로 변환하여 변압기에 입력하는 것이다.Generally, a photovoltaic power generation apparatus converts light energy incident from the sun into electric energy, collects the collected electric energy, converts electric energy converted into direct current into AC energy in an energy collecting step, inputs it into a transformer .
이러한 태양광 발전 장치는 태양광을 이용하는 무공해 청정에너지 발전 기술로서, 지금도 급속히 발전량이 증가하고 있으며 향후에도 지속적으로 수요가 늘어날 것으로 예상하고 있다. This solar power generation device is a pollution-free clean energy generation technology using solar light, and the power generation is rapidly increasing still, and the demand is expected to continuously increase in the future.
그러나, 태양광 발전 장치는 예상하지 못한 급격한 전압이나 전류가 발생하는 전자 쇼크에 의해 회로가 손상되거나, 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따라 입사되는 태양광을 수집하는 태양전지판별로 발전 특성 불균형 등의 현상이 발생할 수 있다.However, the photovoltaic power generation apparatus is not suitable for the generation of uneven power generation characteristics such as damage to the circuit due to an unexpected sudden voltage or electric current shock, or solar panels that collect incident solar energy according to other factors such as environmental change A phenomenon may occur.
이 외에도 태양광 발전 장치는 태양전지판의 고장이나 불량, 접속회로의 다이오드 고장, 접속회로의 퓨즈 단선, 인버터 고장 등의 다양한 고장 요인이 존재한다. 이러한 고장 요인들 중에서 인버터의 고장은 태양광 발전 장치의 심각한 손상을 초래할 수 있기 때문에 인버터 고장을 검출할 수 있는 회로를 추가하여 관리자가 바로 인버터 고장을 확인한 후 교체 또는 보수가 가능하도록 함으로써 태양광 발전 장치의 신뢰도 및 안정성을 제공할 수 있다.In addition, solar power generation devices have various failure factors such as failure or failure of the solar panel, diode failure of the connection circuit, fuse disconnection of the connection circuit, and failure of the inverter. Among these failure factors, inverter failure can cause serious damage of PV system, so it is possible to add a circuit that can detect the inverter failure so that the manager can check the inverter fault and replace or repair it. It is possible to provide reliability and stability of the apparatus.
그러나, 태양광 발전 장치는 수십 개에서 수천 개의 태양전지판이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있어 태양전지판으로 인한 고장이나 불량 발생 확률이 높다. 최근, 태양광 발전 장치는 태양전지판의 고장이나 불량을 감시하기 위한 보호 회로를 추가하여 고장 감시 기능을 강화하고 있다.However, solar power generation apparatuses are connected in series or in parallel with dozens to thousands of solar panels, so that there is a high probability of failure or failure due to the solar panel. In recent years, photovoltaic devices have been equipped with a protection circuit to monitor the failure or malfunction of the solar panel to enhance the fault monitoring function.
보호 회로에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드, 태양전지판을 통해 생성된 발전 전압과 전류를 검출하여 발전 상태의 정상 여부를 감시하는 전압 및 전류 측정 센서, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 차단용 퓨즈 등으로 구성되고, 주로 태양광 발전 장치와 부하 또는 중앙의 제어부 사이에 설치된 접속반에 구성된다. 이때, 접속반은 태양전지에서 나오는 전류를 인버터로 보내주는 기기로서, 이상 전압이나 전류 발생 시 인버터를 보호하는 역할을 수행한다.The protection circuit includes a reverse voltage prevention diode that protects the circuits of the input and output stages by interrupting the current flowing in the reverse direction, a voltage and current measurement sensor that detects generation voltage and current generated through the solar panel to monitor the power generation status, And a fuse for protecting the circuit by blocking the photocoupler and the like, and is mainly constituted in a connection panel provided between the photovoltaic device and the load or the central control unit. At this time, the connection panel sends the current from the solar cell to the inverter, and protects the inverter when an abnormal voltage or current is generated.
그런데, 태양광 발전 시스템의 보호 회로 중에 접속반의 퓨즈에 대한 고장을 완벽하게 감시할 수 있는 회로는 아직까지 개발되지 않은 상태이기 때문에 사용자가 직접 퓨즈의 고장 여부를 일일이 확인해야 하고, 퓨즈의 고장을 발견하지 못한 경우에 태양광 발전장치의 발전 효율이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있다. However, since a circuit that can completely monitor the failure of the fuse of the connection panel during the protection circuit of the photovoltaic power generation system has not been developed yet, the user must individually check whether the fuse is faulty, There is a problem that the power generation efficiency of the photovoltaic power generation device is remarkably deteriorated.
한국공개특허 제10-2012-0065830호의 지능형 태양광 발전 시스템은 접속반 내의 주요 부품에 대한 이상 여부를 실시간 검출하는 이상 검출부를 포함하고 있는데, 퓨즈의 이상 유무를 검출하기 위해 퓨즈의 양단 전압을 측정하는 제1 전압 측정부를 추가로 구성한다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0065830 discloses an intelligent solar photovoltaic power generation system that includes an abnormality detection unit that detects in real time whether or not an abnormality has occurred in a main component in a connection panel. In order to detect an abnormality of a fuse, The first voltage measuring unit is further configured.
종래의 지능형 태양광 발전 시스템은 태양전지판에서 발전되어 인가되는 발전 전압 및 발전 전류를 이용하여 접속반 내의 부품에 대한 이상 여부를 검출하는 방식을 사용하고 있으며, 점검이나 고장 유무를 확인하기 위해 발전을 중지시킨 경우에 발전 전압과 발전 전류가 공급되지 않기 때문에 퓨즈의 고장 유무를 판별할 수 없는 치명적인 결함이 있다는 문제점이 있다. 또한, 태양광 발전 시스템은 고전압 및 고전류이므로 안전성을 고려하여 발전이 되지 않는 일몰시 시스템 정비를 하기 때문에 비록 퓨즈 고장 유무를 판별하는 이상 검출부가 있다하더라도 시스템 정비시에는 동작되지 않는다는 문제점이 있다. Conventional intelligent photovoltaic power generation systems use a method of detecting abnormality of components in a connection panel by using a generated voltage and a generated current generated from a solar panel, and in order to check whether or not a failure occurs, There is a problem that there is a fatal defect which can not determine whether the fuse has a failure because the generated voltage and the generated current are not supplied. In addition, since the solar power generation system has a high voltage and a high current, the system maintenance is performed at sunset that does not generate electricity considering safety, so that even if there is an anomaly detection unit for determining whether a fuse has failed, there is a problem that the system is not operated during system maintenance.
한편, 고전압을 측정해야 하는 제1 전압 측정부는 항상 과전압이 인가될 가능성이 있으며, 과전압이 인가될 경우에 제1 전압 측정부 자체가 소손될 수 있고, 그로 인해 퓨즈의 이상 유무를 검출하는 기능을 제대로 수행할 수 없다는 문제점이 있다. On the other hand, the first voltage measuring unit to measure the high voltage may be always applied with the overvoltage, and when the overvoltage is applied, the first voltage measuring unit itself may be burned off, thereby detecting the abnormality of the fuse There is a problem that it can not be performed properly.
본 발명은 태양광 발전 시스템의 발전 상태와 상관없이 별도의 단선 판단용 저전압을 인가하여 퓨즈의 단선 유무를 직접 확인할 수 있고, 접속반 제어기를 통해 원격에서도 단선 여부를 통합 관리할 수 있는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치를 제공한다. The present invention can directly detect whether a fuse is blown by applying a low voltage for determining a breakage regardless of the power generation state of the photovoltaic power generation system, An active fuse disconnection detecting device of a connection board is provided.
실시예들 중에서, 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치는, 발전 전력에 대한 역전류 방지용 다이오드와 회로 보호 기능용 퓨즈를 포함하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 태양전지판을 포함하는 스트링별로 발전전압을 감지하고, 스트링별로 발전전압의 인가 유무를 표시하는 전압감지회로부; 상기 스트링별로 발전전류의 크기를 감지하는 전류감지회로부; 상기 퓨즈 상태를 판단하기 위한 단선 판단용 전압에 의해 상기 퓨즈 단선시 발생되는 전압 변화를 이용하여 퓨즈의 단선 상태와 스트링별 발전 전압의 개방 상태를 구분하여 감시하는 단선감지회로부; 상기 퓨즈의 단선시 출력측의 고전압이 상기 전압감지회로부 또는 단선감지회로부에 역방향 유입되는 것을 방지하는 역전압 방지회로부; 및 상기 단선 판단용 전압을 발생하여 상기 단선감지회로부에 인가하고, 상기 단선감지회로부의 출력 전압을 통해 상기 퓨즈의 정상 여부를 판단하여 상기 접속반을 통합 감시하는 접속반 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. Among the embodiments, the active fuse burnout detecting device of the connection block for the photovoltaic power generation, in the active fuse burnout detecting device of the connection panel for the solar power generation including the diode for preventing the reverse current against generation power and the fuse for the circuit protection function, A voltage sensing circuit unit for sensing a power generation voltage for each string including at least one solar panel and displaying whether the power generation voltage is applied to each string; A current sensing circuit unit for sensing the magnitude of the generated current for each string; A disconnection detection circuit unit for discriminating between a disconnection state of a fuse and an open state of a generation voltage for each string by using a voltage change occurring when the fuse is disconnected by a disconnection determination voltage for determining the fuse state; A reverse voltage prevention circuit part for preventing a high voltage on the output side of the fuse from flowing in a reverse direction to the voltage sensing circuit part or the disconnection detecting circuit part when the fuse is disconnected; And a connection half-controller for generating the break voltage for judgment and applying the voltage to the break detection circuit part to determine whether the fuse is normal or not through the output voltage of the break detection circuit part, do.
상기 단선감지회로부의 감지 결과에 따라 상기 스트링별 발전전압의 인가 상태 또는 퓨즈 단선 상태를 각각 표시하는 단선표시회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. And a disconnection display circuit unit for respectively indicating an application state of the generation voltage or a disconnection state of the fuse according to the detection result of the disconnection detection circuit unit.
상기 단선 판단용 전압은 상기 퓨즈에 인가되고, 상기 스트링의 개방 또는 단락, 누설에 따른 전압 발생시 퓨즈의 단선 유무를 검출하기 위해 음극성의 저전압을 사용하는 것을 특징으로 한다. The voltage for single-wire determination is applied to the fuse, and a low voltage of negative polarity is used to detect the presence or absence of disconnection of the fuse when a voltage is generated due to opening, shorting, or leakage of the string.
상기 단선감지회로부는 양극성 전압을 음극성 저전압으로 변환하여 상기 단선 판단용 전압으로 제공하는 직류/직류 변환기; 및 상기 퓨즈 단선시 발생되는 누설 음극성 전압을 방지하는 보호 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. A DC / DC converter converting the bipolar voltage into a negative low voltage and providing the bipolar voltage as the voltage for discriminating a single wire; And a protection diode for preventing a leakage negative voltage generated when the fuse is disconnected.
상기 직류/직류 변환기는 스위치드 커패시터 방식의 컨버터 직접회로(Switched Capacitor Converter IC)를 사용하여 구현하는 것을 특징으로 한다. The DC / DC converter is implemented using a switched capacitor converter IC (Switched Capacitor Converter IC).
상기 접속반 제어기는 상기 전압감지회로부, 상기 전류감지회로부, 상기 단선감지회로부 및 공통선과 연결되는 적어도 하나 이상의 단자를 포함하는 단자부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The connection half-controller further includes a terminal unit including at least one terminal connected to the voltage sensing circuit unit, the current sensing circuit unit, the single wire sensing circuit unit, and the common line.
상기 접속반 제어기는 상기 접속반의 원격 감시를 위한 유선 또는 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. And the connection half-controller includes a communication module for performing wired or wireless communication for remote monitoring of the connection module.
상기 전압감지회로부는, 상기 스트링별로 발전 전압을 감지하는 공통 저항 소자 및 전압 분배용 저항 소자들; 상기 스트링별로 발전 전압의 인가 상태를 표시하는 제2 LED를 포함하는 것을 특징으로 한다. The voltage sensing circuit unit includes: a common resistance element and a voltage dividing resistance element for sensing a generation voltage for each string; And a second LED for indicating an application state of the generated voltage for each string.
상기 단선표시회로부는, 상기 스트링에 연결된 퓨즈의 단선시 점등되는 제1 LED, 상기 공통 저항 소자 및 감지용 저항 소자를 포함하고, 상기 감지용 저항 소자는 전압 분배용 저항 소자와 저항값이 상이하도록 설정되어 상기 퓨즈가 정상 상태에서 상기 제1 LED이 점등되지 않고, 상기 퓨즈가 단선 상태에서 상기 제2 LED가 분리되어 상기 제1 LED가 점등되도록 하는 것을 특징으로 한다. Wherein the disconnection display circuit unit includes a first LED that is turned on when a fuse connected to the string is lit, a common resistance element and a sensing resistive element, and the sensing resistive element has a resistance value different from that of the voltage- The first LED is not turned on when the fuse is in a normal state, and the second LED is disconnected when the fuse is disconnected, so that the first LED is turned on.
상기 역전압 방지회로부는 퓨즈 단선시 상기 스트링에 의해 발생되는 고전압이 상기 전압감지회로부 또는 단선표시회로부로 흐르는 것을 방지하기 위한 제1 및 제2 다이오드를 포함하고, 상기 제1 다이오드는 상기 감지용 저항 소자와 제1 LED 사이에 설치되며, 상기 제2 다이오드는 전압 분배용 저항 소자와 제2 LED 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다. Wherein the reverse voltage prevention circuit portion includes first and second diodes for preventing a high voltage generated by the string when the fuse is disconnected from flowing to the voltage sensing circuit portion or the disconnection display circuit portion, And the second diode is installed between the element and the first LED, and the second diode is installed between the voltage distribution resistive element and the second LED.
상기 단선감지회로부는, 상기 퓨즈와 연결되고, 상기 단선 판단용 전압을 분배하는 제1 저항 및 제2 저항; 상기 제1 및 제2 저항에 의해 분배된 전압이 입력되면 차단 상태가 되어 하이 상태의 출력 전압을 출력하고, 상기 제1 및 제2 저항에 분배되지 않은 전압이 입력되면 도통 상태가 되어 로우 상태의 출력 전압을 출력하는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 출력측에 설치되는 제3 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다. Wherein the break detection circuit comprises: a first resistor and a second resistor connected to the fuse and dividing the break determination voltage; When the voltage divided by the first and second resistors is input, the output voltage is in a cutoff state to output a high output voltage. When a voltage not distributed to the first and second resistors is input, A transistor outputting an output voltage; And a third resistor provided on the output side of the transistor.
본 발명의 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치는, 태양광 발전 상태와 무관하게 접속반 내의 퓨즈의 단선 여부를 바로 확인할 수 있어 접속반의 안전성을 향상시킬 수 있고, 발전 효율의 감소 현상을 조기에 발견할 수 있는 효과가 있다.The active fuse burnout detecting apparatus of the connecting plate for a photovoltaic power generation of the present invention can immediately confirm whether or not the fuse in the connection panel is disconnected regardless of the state of solar power generation so that the safety of the connection panel can be improved, There is an effect that can be found early.
또한, 본 발명은 접속반 제어기를 통해 원격에서도 단선 감시가 가능하고, 기존의 전압 및 전류 감시 회로를 활용하여 간단하게 퓨즈의 정상 또는 단선 여부를 확인할 수 있는 능동적인 단선감지회로를 추가할 수 있어 회로의 간편성과 제조 비용의 부담을 경감시킬 수 있는 효과가 있다. Further, the present invention can additionally provide an active disconnection detection circuit capable of monitoring disconnection from a remote place through a connection half-controller and using conventional voltage and current monitoring circuits to easily check whether the fuse is normal or disconnected The simplicity of the circuit and the burden of the manufacturing cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 접속반을 포함하는 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치를 설명하는 회로도이다.
도 3은 일반적인 단선감지회로의 구성을 설명하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단선감지회로부의 구성을 설명하는 회로도이다.1 is a view for explaining a photovoltaic power generation system including a connection panel for a photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram for explaining an active fuse burnout detecting apparatus for a photovoltaic power generating connection unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram for explaining the configuration of a general break detection circuit.
4 is a circuit diagram illustrating the configuration of the disconnection detection circuit unit according to the embodiment of the present invention.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 접속반을 포함하는 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 1 is a view for explaining a photovoltaic power generation system including a connection panel for a photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 태양광 발전용 접속반을 포함하는 태양광 발전 시스템은 적어도 하나 이상의 태양 전지판(100)을 포함하는 스트링(110), 접속반(200), 인버터(300)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a solar power generation system including a solar cell connection module includes a
태양전지판(100)은 입사되는 태양광을 수집하여 전기에너지를 생산하고, 스트링(110)은 태양 전지판(100)들이 직렬로 연결된 그룹이며, 접속반(200)은 개별 스트링(110)의 발전 전력을 수집하고, 인터버(300)는 태양광 발전 전력을 상용 전력으로 변환한다. The
접속반(200)은 역전류 방지용 다이오드(210), 보호 기능용 퓨즈(220), 개별 스트링 발전 전압을 감지하는 전압감지회로부(230), 개별 스트링 발전 전류를 감지하는 전류감지회로부(240) 및 개별 스트링 퓨즈 단선 여부를 표시하는 단선표시회로부(250) 및 개별 스트링 퓨즈 상태를 확인하여 고장 유무를 접속반 제어기(270)에 로직 신호로 알려주는 단선감지회로부(260)를 포함한다. The
한편, 접속반 제어기(270)는 태양광 발전 시스템을 원격에서 감지하기 위한 것으로서, 마이컴을 내장하고 있다. 이러한 접속반 제어기(270)는 전압감지회로부(230), 전류감지회로부(240), 단선감지회로부(260)와 연결되어 접속반(200)에서 측정되는 전압, 전류의 크기 및 퓨즈의 단선 유무를 원격으로 통합 감시를 위한 유선 또는 무선 통신을 수행하는 통신 모듈(도시되지 않음)을 포함한다.On the other hand, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치를 설명하는 회로도이다. 2 is a circuit diagram for explaining an active fuse burnout detecting apparatus for a photovoltaic power generating connection unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 태양광 발전용 접속반(200)은 제1 및 제2 브리지 다이오드(BR1, BR2)로 이루어진 역전류 방지용 다이오드(210), 보호 기능용 퓨즈(F1, F2), 전압감지회로부(230), 역전압 방지용 다이오드(D1, D2), 제1 및 제2 감지 전류센서(MRS1, MRS2)를 포함하는 전류감지회로부(240), 단선표시회로부(250) 및 단선감지회로부(260)를 포함한다.2, the
제1 및 제2 브리지 다이오드(BR1, BR2)는 개별 스트링별 태양광의 발전 전력에 대한 역전류 흐름을 방지하는 것이고, 제1 및 제2 퓨즈(F1, F2)는 태양전지판, 인버터 및 주변 회로를 보호하는 역할을 수행한다.The first and second bridge diodes BR1 and BR2 prevent reverse current flow to the generated power of solar light for each individual string and the first and second fuses F1 and F2 are connected to the solar panel, It plays a protective role.
전압감지회로부(230)는 스트링별 발전전압 감지를 위한 전압 분배 저항(R1, R2, R4, R5), 스트링별 발전전압의 인가 유무를 확인하기 위한 제2 LED(LED2)를 포함한다. 전압감지회로부(230)는 발전 전압이 인가된 상태에서만 확인이 가능하다.The voltage
전류감지회로부(240)는 제 및 제2 감지 전류 센서(MRS1, MRS2)를 이용해 스트링별 발전 전류의 크기를 감지한다.The current
단선표시회로부(250)는 저항 분배에 의한 전압차를 이용해 통전 상태와 퓨즈 단선 상태를 확인하기 위한 것으로서, 퓨즈(F1)의 단선시 제1 LED(LED1)가 점등되도록 하여 퓨즈(F1)의 단선 유무를 직접 확인 가능하도록 한다. 이때, 단선표시회로부(250)는 R1, R2의 공통 저항을 전압감지회로부(230)와 공통으로 사용하고, 감지용 저항(R3)과 전압 분배용 저항(R4)의 저항값을 일정 값 이상 차이가 나도록 함으로써 퓨즈(F1)가 정상인 경우에 LED1에 걸리는 전압을 낮게 하여 LED1이 점등되지 않도록 하며, 퓨즈(F1)가 단선된 경우에 통전, 즉 발전 전압 인가 상태를 나타내는 LED2와 분리되어 LED1이 점등된다. The disconnection
역전압 방지용 다이오드(D1, D2)는 퓨즈(F1) 단선시 출력측의 고전압이 LED2, R3, R4, LED1을 통해 역방향으로 흐르는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 이러한 역전압 방지용 다이오드(D1, D2)는 출력측의 고전압이 역방향으로 흐르더라도 전압감지회로부(230)와 퓨즈(210)와 연결된 회로를 서로 분리시켜 단선감지회로부(260)가 정상적인 동작이 가능하도록 하고, 그로 인해 발전 상태 중이거나 정지 상태에서도 퓨즈(210)의 단선 유무를 확인할 수 있도록 한다. The reverse voltage prevention diodes D1 and D2 prevent the high voltage on the output side from flowing in the reverse direction through the
단자부(J1, J2)는 스트링별 발전전압 및 발전전류를 감지하기 위한 접속반 제어기(270)의 연결 단자, 퓨즈(210)의 상태를 확인하기 위한 제어 입력 단자를 포함한다. 이러한 단자부(J1, J2)는 공통선용 연결핀(4번), 퓨즈 상태 판단용 제어입력핀(3번), 발전전압감지용 연결핀(2번), 발전전류감지용 연결핀(1번)을 포함한다. The terminal portions J1 and J2 include a connection terminal of the connection half-
도 3은 일반적인 단선감지회로의 구성을 설명하는 회로도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단선감지회로부의 구성을 설명하는 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a configuration of a general single wire sensing circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the configuration of a single wire sensing circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 단선감지회로는 태양전지판의 발전 유무와 관계없이 퓨즈 상태를 감지하려고 할 경우에 구현할 수 있는 형태이지만, 치명적인 결함이 있어 현장에서 적용이 불가능한 회로이다. The disconnection detection circuit shown in FIG. 3 is a type that can be implemented when the fuse state is to be detected regardless of the power generation of the solar panel, but it is a circuit that is not applicable in the field because of a fatal defect.
즉, 접속반 제어기(270)에서 정전압인 +5V를 퓨즈 상태 판단용 전압으로 인가하면, 퓨즈(220)가 정상인 경우에 제1 저항(RB1)과 제2 저항(RB2)의 저항에 의해 단선 판단용 전압(+5V)이 분배되고, 트랜지스터(Q1)의 베이스 단에는 단선 판단용 전압보다 낮은 전압이 인가되어 트랜지스터(Q1)는 차단 상태가 된다. 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단에는 제3 저항(RC)이 설치되고, 차단 상태에서 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 출력은 하이(high, +5V) 상태가 된다. 이때, RB1과 RB2는 전압 분배용 저항이 될 수 있다. That is, when the connection half-
그러나, 퓨즈(220)가 단선된 경우에 퓨즈와 연결된 전원 공통선이 없어지므로 RB1의 한쪽 단자가 개방되어 전압 분배가 이루어지지 않아 단선 판단용 전압이 그대로 트랜지스터(Q1)의 베이스 단에 입력되고, 트랜지스터(Q1)는 도통 상태가 되어 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 출력은 로우(Low) 상태가 된다.However, when the
따라서, 단선감지회로부(260)는 퓨즈가 정상인 경우에는 트랜지스터(Q1)의 출력이 하이 상태, 퓨즈가 단선된 경우에는 트랜지스터(Q1)의 출력이 로우 상태가 되어 퓨즈의 단선 여부를 태양전지판의 발전 상태와 무관하게 감지할 수 있다.Accordingly, when the fuse is normal, the output of the transistor Q1 is in a high state. When the fuse is broken, the output of the transistor Q1 is in a low state. Thus, Can be detected regardless of the state.
그러나, 도 3의 단선감지회로는 감지 대상 스트링의 입력측에 발전 전압이 연결되지 않은 상태이거나 퓨즈가 단선된 경우에, 다른 스트링의 발전 전압이 누설 저항을 통해 RB1의 연결 단자로 넘어와 고압의 음극성 전압이 걸리게 되며, 이 고압의 음극성 전압이 단선감지회로를 동작시키게 되므로 퓨즈가 단선된 경우에 마치 단선이 되지 않은 상태로 동작하게 되는 결함이 있다. However, in the disconnection detection circuit of Fig. 3, when the generation voltage is not connected to the input side of the detection target string or when the fuse is disconnected, the generation voltage of the other string is passed through the leakage resistor to the connection terminal of R B1 , Negative polarity voltage is applied to the circuit, and the negative voltage of the high voltage causes the circuit breaker circuit to operate. Therefore, there is a defect that the circuit breaker operates when the fuse is broken.
이러한 치명적인 결함을 해결하기 위해, 도 4에 도시된 단선감지회로부(260)는 태양전지판의 발전 유무에 관계없이 퓨즈 상태 판단을 위한 단선 판단용 음전압을 인가하여 단선시 발생되는 전압 변화를 이용하여, 퓨즈의 단선 상태와 스트링 전압의 개방 상태를 구분할 수 있는 능동적인 회로로 이루어진다. In order to solve such a fatal defect, the disconnection
한편, 단선감지회로부(260)는 퓨즈의 단선 유무를 판단하기 위한 단선 판단용 전압으로 음극성 저전압(-5V)을 사용하고, 퓨즈 단선시 발생되는 누설 음전압을 방지하기 위한 보호 다이오드(D21)를 전압 분배용 저항인 제1 저항(R21)과 제2 저항(R22) 사이에 설치한다. On the other hand, the disconnection
단선감지회로부(260)는 퓨즈(220)가 정상 상태일 경우에, 퓨즈의 하부측의 전원 공통점에서 퓨즈→R21→D21→R22→트랜지스터(Q1)의 베이스→음극성 저전압(-5V)으로의 전류 경로가 형성된다. 따라서, 트랜지스터(Q1)가 도통 상태가 되어 R25, R24의 저항에서 전압 분배가 일어나 접속반 제어기(270)의 입력 포트(μP Input)에는 낮은 전압이 인가되어 퓨즈(220)가 정상 상태임을 확인할 수 있도록 한다.When the
단선감지회로부(260)는 퓨즈(220)가 단선된 경우에, 퓨즈의 상부쪽 단자에 큰 음극성 전압이 걸리지만 보호 다이오드(D21)가 역방향으로 동작하여 퓨즈→R21→D21→R22의 전류 경로가 없어지면서 트랜지스터(Q1)가 차단 상태가 되고, 접속반 제어기(270)의 입력 포트(μP Input)에는 높은 전압이 인가되어 퓨즈(220)가 단선 상태임을 확인할 수 있도록 한다.When the
이때, 트랜지스터(Q)의 에미터 단에 설치된 저항(R23)은 음극성 저전압에서도 트랜지스터(Q1)의 바이어스가 자동으로 잡히도록 하는 역할을 수행한다. 따라서, D21의 다이오드는 인가되는 발전 전압을 전부 견딜 수 있어야 하므로 차단 역전압이 1000V 이상이 되는 소자를 사용해야만 정상적인 기능이 가능하다. At this time, the resistor R23 provided at the emitter end of the transistor Q plays a role of automatically catching the bias of the transistor Q1 even at the negative low voltage. Therefore, the diode of D21 must be able to withstand the generated power generation voltage. Therefore, it is necessary to use a device whose blocking reverse voltage is 1000V or more so that the normal function is possible.
또한, 단선감지회로부(260)는 회로 구동에 필요한 단선 감지용 전압인 음극성 저전압을 얻기 위하여 전압을 음전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(261)가 필요하다. 대부분의 직류-직류 변환기는 고가이면서 고장의 우려가 있으므로, 본 발명에서 사용하는 직류-직류 변환기(261)는 수㎃의 바이어스 전류만 필요하므로 응용이 쉽고 부품수가 가정 적게 요구되는 스위치드 캐패시터(Switched Capacitor) 방식을 이용한 컨버터 IC를 사용하여 구현함으로써 회로의 간편성과 가격 부담을 획기적으로 경감시킬 수 있다. Also, the disconnection
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
200 : 접속반 210 : 역전류방지용 다이오드
220 : 퓨즈 230 : 전압감지회로부
240 : 전류감지회로부 250 : 단선표시회로부
260 : 단선감지회로부 261 : 직류-직류 변환기
270 : 접속반 제어기 300 : 인버터200: connection terminal 210: reverse current prevention diode
220: Fuse 230: Voltage detection circuit
240: current detection circuit unit 250: disconnection display circuit unit
260: Disconnection detection circuit unit 261: DC-DC converter
270: connection half controller 300: inverter
Claims (11)
적어도 하나 이상의 태양전지판을 포함하는 스트링별로 발전전압을 감지하고, 스트링별로 발전전압의 인가 유무를 표시하는 전압감지회로부;
상기 스트링별로 발전전류의 크기를 감지하는 전류감지회로부;
상기 퓨즈 상태를 판단하기 위한 단선 판단용 전압에 의해 상기 퓨즈 단선시 발생되는 전압 변화를 이용하여 퓨즈의 단선 상태와 스트링별 발전 전압의 개방 상태를 구분하여 감시하는 단선감지회로부;
상기 퓨즈의 단선시 출력측의 고전압이 상기 전압감지회로부 또는 단선감지회로부에 역방향 유입되는 것을 방지하는 역전압 방지회로부; 및
상기 단선 판단용 전압을 발생하여 상기 단선감지회로부에 인가하고, 상기 단선감지회로부의 출력 전압을 통해 상기 퓨즈의 정상 여부를 판단하여 상기 접속반을 통합 감시하는 접속반 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
An active fuse burnout detecting apparatus of a connection block for a photovoltaic power generation including a diode for preventing reverse current against generated power and a fuse for circuit protection function,
A voltage sensing circuit unit for sensing the generated voltage for each string including at least one solar panel and displaying whether the generated voltage is applied to each string;
A current sensing circuit unit for sensing the magnitude of the generated current for each string;
A disconnection detection circuit unit for discriminating between a disconnection state of a fuse and an open state of a generation voltage for each string by using a voltage change occurring when the fuse is disconnected by a disconnection determination voltage for determining the fuse state;
A reverse voltage prevention circuit part for preventing a high voltage on the output side of the fuse from flowing in a reverse direction to the voltage sensing circuit part or the disconnection detecting circuit part when the fuse is disconnected; And
And a connection half controller for generating the breakage determination voltage and applying the voltage to the breakage detection circuit unit to determine whether the fuse is normal or not through the output voltage of the breakage detection circuit unit, An active fuse blowing detection device for a photovoltaic power generation connection panel.
상기 단선감지회로부의 감지 결과에 따라 상기 스트링별 발전전압의 인가 상태 또는 퓨즈 단선 상태를 각각 표시하는 단선표시회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a disconnection display circuit unit for respectively indicating an application state of the generated voltage or a disconnection state of the fuse according to the string detection result of the disconnection detection circuit unit.
상기 단선 판단용 전압은 상기 퓨즈에 인가되고, 상기 스트링의 개방 또는 단락, 누설에 따른 전압 발생시 퓨즈의 단선 유무를 검출하기 위해 음극성의 저전압을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that a voltage of negative polarity is used to detect the presence of disconnection of the fuse when a voltage for discriminating a single wire is applied to the fuse and a voltage is generated due to opening, shorting or leakage of the string. Disconnection detection device.
상기 단선감지회로부는 양극성 전압을 음극성 저전압으로 변환하여 상기 단선 판단용 전압으로 제공하는 직류/직류 변환기; 및 상기 퓨즈 단선시 발생되는 누설 음극성 전압을 방지하는 보호 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method of claim 3,
A DC / DC converter converting the bipolar voltage into a negative low voltage and providing the bipolar voltage as the voltage for discriminating a single wire; And a protection diode for preventing a leakage negative voltage generated when the fuse is disconnected from the fuse.
상기 직류/직류 변환기는 스위치드 커패시터 방식의 컨버터 직접회로(Switched Capacitor Converter IC)를 사용하여 구현하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the DC / DC converter is implemented using a switched capacitor converter IC (Switched Capacitor Converter IC).
상기 접속반 제어기는 상기 전압감지회로부, 상기 전류감지회로부, 상기 단선감지회로부 및 공통선과 연결되는 적어도 하나 이상의 단자를 포함하는 단자부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the connection half-controller further includes a terminal unit including at least one terminal connected to the voltage sensing circuit unit, the current sensing circuit unit, the single wire sensing circuit unit, and the common line. Device.
상기 접속반 제어기는 상기 접속반의 원격 감시를 위한 유선 또는 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the connection half-controller includes a communication module for performing wired or wireless communication for remote monitoring of the connection module.
상기 전압감지회로부는,
상기 스트링별로 발전 전압을 감지하는 공통 저항 소자 및 전압 분배용 저항 소자들;
상기 스트링별로 발전 전압의 인가 상태를 표시하는 제2 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The voltage sensing circuit unit includes:
A common resistance element and a voltage distribution resistive element for sensing generation voltage for each string;
And a second LED for indicating a state of application of the generated voltage for each string. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 단선표시회로부는,
상기 스트링에 연결된 퓨즈의 단선시 점등되는 제1 LED, 상기 공통 저항 소자 및 감지용 저항 소자를 포함하고,
상기 감지용 저항 소자는 전압 분배용 저항 소자와 저항값이 상이하도록 설정되어 상기 퓨즈가 정상 상태에서 상기 제1 LED이 점등되지 않고, 상기 퓨즈가 단선 상태에서 상기 제2 LED가 분리되어 상기 제1 LED가 점등되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the disconnection display circuit part
A first LED which is turned on when a fuse connected to the string is blown, a common resistance element and a resistance element for sensing,
Wherein the sensing resistance element is set to have a resistance value different from that of the resistance element for voltage division so that the first LED does not light up in a steady state and the second LED is disconnected in the disconnected state, And the LED is turned on.
상기 역전압 방지회로부는 퓨즈 단선시 상기 스트링에 의해 발생되는 고전압이 상기 전압감지회로부 또는 단선표시회로부로 흐르는 것을 방지하기 위한 제1 및 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 다이오드는 상기 감지용 저항 소자와 제1 LED 사이에 설치되며, 상기 제2 다이오드는 전압 분배용 저항 소자와 제2 LED 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the reverse voltage prevention circuit part includes first and second diodes for preventing a high voltage generated by the string when the fuse is disconnected from flowing to the voltage sensing circuit part or the disconnection display circuit part,
Wherein the first diode is installed between the sensing resistive element and the first LED and the second diode is installed between the resistive element for voltage distribution and the second LED. Detection device.
상기 단선감지회로부는,
상기 퓨즈와 연결되고, 상기 단선 판단용 전압을 분배하는 제1 저항 및 제2 저항;
상기 제1 및 제2 저항에 의해 분배된 전압이 입력되면 차단 상태가 되어 하이 상태의 출력 전압을 출력하고, 상기 제1 및 제2 저항에 분배되지 않은 전압이 입력되면 도통 상태가 되어 로우 상태의 출력 전압을 출력하는 트랜지스터; 및
상기 트랜지스터의 출력측에 설치되는 제3 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 능동형 퓨즈 단선 검출 장치.
The method according to claim 1,
The disconnection detection circuit unit includes:
A first resistor and a second resistor connected to the fuse, the first resistor and the second resistor dividing the single-wire determining voltage;
When the voltage divided by the first and second resistors is input, the output voltage is in a cutoff state to output a high output voltage. When a voltage not distributed to the first and second resistors is input, A transistor outputting an output voltage; And
And a third resistor provided on an output side of the transistor. 2. The active fuse burnout detecting apparatus of claim 1,
Priority Applications (1)
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