KR101794975B1 - Photovoltaic power generation system with safety cut-off function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 태양광 발전시 지락 발생 여부를 검출하고, 지락 발생에 따른 접속반 내 과열로 인한 화재를 방지하기 위해 지락 검출시 차단회로를 통해 과전류를 자동 차단하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system having a safety shutoff function, and more particularly, to a photovoltaic power generation system having a safety shutoff function, and more particularly, And more particularly, to a solar power generation system having a safety shutoff function for automatically shutting off an overcurrent through a circuit.
현재 신재생 에너지를 전기 에너지 형태로 변환하는 다양한 모듈이 개발되고 있으며, 그 중에서 신재생 에너지인 햇빛을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈과 이를 이용한 태양광 발전 시스템이 크게 각광받고 있다.Currently, various modules for converting renewable energy to electric energy form are being developed. Among them, a solar module for converting sunlight into electric energy and a photovoltaic power generation system using the same are attracting much attention.
이러한 태양광 모듈을 어레이 형태로 구성하여 햇빛을 기반으로 발전 전력을 얻는 태양광 발전 시스템은 다른 종류의 신재생 에너지에 비하여 시스템 구성이 용이하여 점차 보급이 확대되고 있다.The photovoltaic power generation system that constructs the solar modules in the form of an array and obtains the generation power based on the sunlight has been spreading more and more easily because the system configuration is easier than other types of renewable energy.
그러나, 이러한 태양광 발전 시스템은 실외에 배치되어 운용되므로 외부 환경 변화에 직접 노출되며, 이로 인해 태양광 발전 시스템을 구성하는 태양광 모듈에 대한 손상이나 복수의 태양광 모듈로 구성된 복수의 태양광 어레이로부터 발전 전력을 집합하여 인버터로 제공하는 접속반과 태양광 모듈 사이의 선로 손상 등과 같은 다양한 문제가 발생한다.However, since such a photovoltaic power generation system is disposed and operated outdoors, it is directly exposed to a change in the external environment. As a result, damage to the photovoltaic module constituting the photovoltaic power generation system or a plurality of photovoltaic arrays Such as line damage between the connection module and the photovoltaic module, which collects the generated power from the inverter and provides it to the inverter.
이와 같은 문제 중 대표적인 것으로서, 태양광 모듈의 외부 노출에 따른 노후화나 태양광 모듈과 접속반 사이의 선로 이상 등과 같은 다양한 요인으로 인해 대지에 대한 절연이 저하되면서 지락이 발생하게 되며, 이러한 지락으로 인해 선로 또는 접속반 등에서 기준 이상의 고전압이 발생하게 되어 과전류에 의해 회로가 파손되거나 심한 경우 화재를 유발시키게 된다.As a representative example of such a problem, insulation is deteriorated due to various factors such as deterioration due to external exposure of a solar module and a line abnormality between a solar module and a connection board, so that a ground fault occurs. High voltage over the reference is generated in the line or connection panel, and the circuit is damaged by the overcurrent or it causes fire in severe case.
따라서, 이러한 지락에 의한 위험 발생을 방지하기 위해, 기존의 태양광 발전 시스템은 접속반 내부나 별도 기기로서 차단기를 구성한다.Therefore, in order to prevent the danger due to such a ground fault, a conventional photovoltaic power generation system constitutes a circuit breaker inside the connection panel or as a separate device.
이때, 기존의 차단기는 복수의 태양광 모듈에 대한 정격 출력을 규정하고, 이러한 정격 출력에 따른 정격 용량 이상의 과전류가 흐를 경우 태양광 모듈로부터 제공되는 발전 전력을 차단시키도록 동작한다.At this time, the conventional circuit breaker defines the rated output for the plurality of solar modules, and operates to cut off the generated power provided from the solar module when the overcurrent exceeds the rated capacity according to the rated output.
그러나, 외부 환경 변화에 따라 출력이 불규칙하게 변화하는 태양광 모듈에서 정격 출력이 나오는 경우가 희박하며, 이로 인해 차단기는 지락이 발생한 경우에도 정격 용량 이상의 과전류에 도달되지 않아 발전 전력을 차단시키지 않고 그대로 인버터로 발전 전력이 전달되도록 하며, 이에 따라 회로 파손이나 화재를 방지할 수 없는 문제점이 있다.However, it is rare that the rated output is output from the solar cell module whose output varies irregularly according to the external environment change. Therefore, even when the ground fault occurs, the circuit breaker does not reach the overcurrent exceeding the rated capacity, The generated power is transmitted to the inverter, and thus there is a problem that the circuit breakage or fire can not be prevented.
본 발명은 태양광 모듈 또는 선로의 이상 발생에 따른 지락 발생을 정확하게 검출하여 신속한 조치가 이루어지도록 지원하는 동시에 지락 발생 검출시 태양광 모듈로부터 제공되는 과전류를 차단하여 태양광 발전 시스템을 구성하는 구성 요소를 효과적으로 보호하고 화재를 방지하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system and a photovoltaic power generation system, and more particularly, to a photovoltaic power generation system and a photovoltaic power generation system, which are capable of accurately detecting occurrence of a ground fault caused by an abnormality of a photovoltaic module or a line, To effectively protect and prevent fire.
또한, 본 발명은 태양광 모듈의 발전 전원 출력 단자를 양극 단자 및 음극 단자로 구분하여 각 단자에 연결되는 선로 상의 지락 발생 여부를 양지락과 음지락으로 구분 제공하며, 이를 통해 지락이 발생한 극성을 관리자가 용이하게 판단할 수 있도록 지원하고 해당 극성에 대응되는 선로나 기기에 대한 유지 보수가 이루어지도록 지원하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention divides a power generation output terminal of a solar module into a positive terminal and a negative terminal, and distinguishes whether a ground fault occurs on a line connected to each terminal by a positive lock and a negative lock, It is intended to support the manager to make it easy to judge and to support the maintenance of the line or equipment corresponding to the polarity.
더하여, 본 발명은 접속반 내부를 구성하는 회로 사이의 절연성을 확보하여 정확하게 지락 발생 여부가 검출되도록 하여 지락 검출에 대한 정확도 및 신뢰성을 높이는데 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to ensure the insulation between the circuits constituting the inside of the connection board and to detect whether a ground fault has occurred correctly, thereby improving the accuracy and reliability of ground fault detection.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈의 전압을 접속하는 접속반 및 상기 접속반을 통해 인가되는 발전전력을 상용 전원으로 변환하는 인버터를 포함하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템은, 상기 태양광 모듈의 발전 전원 출력 단자들 사이에 연결된 분압 회로와, 상기 분압 회로를 통해 제공되는 전압과 기준 전압을 비교하여 미리 설정된 기준치 이상의 음전압 검출에 따른 음지락 발생시 제 1 측정신호를 제공하는 제 1 지락 검출부와, 상기 분압 회로를 통해 제공되는 전압과 기준 전압을 비교하여 미리 설정된 기준치 이상의 양전압 검출에 따른 양지락 발생시 제 2 측정신호를 제공하는 제 2 지락 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 지락 검출부를 통해 수신되는 제 1 및 제 2 측정 신호 중 적어도 하나에 따라 지락 검출시 제어신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어부의 제어 신호를 기초로 IGBT를 가변기준으로 동작시켜 상기 태양광 모듈의 상기 발전 전원 출력 단자로부터 제공되는 전류를 선택적으로 차단하는 차단부를 포함할 수 있다.A plurality of solar modules according to an embodiment of the present invention, a connection module for connecting voltages of the solar modules, and an inverter for converting generated power applied through the connection module to a commercial power source, The photovoltaic power generation system includes a voltage divider circuit connected between power generation output terminals of the photovoltaic module, and a comparator for comparing the voltage provided through the voltage divider circuit with a reference voltage, A second ground fault detecting unit for comparing a voltage provided through the voltage dividing circuit with a reference voltage and providing a second measurement signal when a positive lock is detected in accordance with a positive voltage value exceeding a preset reference value; A ground fault detection unit for detecting ground faults according to at least one of the first and second measurement signals received through the first and second ground fault detection units, May comprise the IGBT is operated on the basis of the control signal of the control unit and the control unit outputting a control signal to a variable reference block which selectively blocks the current supplied from the power supply output terminal of the solar module parts.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제 1 지락 검출부는 상기 분압회로의 양전압을 전압 강하시키기 위해 일측이 상기 분압회로에 직렬 연결된 복수의 저항 소자로 구성되는 제 1 저항 소자부와, 일측이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자로 구성된 제 2 저항 소자부 및 제 1 및 제 2 저항 소자부의 타측과 연결되어 제 1 저항 소자부를 통한 입력 전압과 제 2 저항소자부를 통한 입력 전압의 차이에 따라 상기 제 1 측정 신호를 출력하는 제 1 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The first ground fault detecting unit may include a first resistive element part having a plurality of resistance elements whose one side is connected in series to the voltage dividing circuit so as to lower the positive voltage of the voltage dividing circuit, And a second resistance element part connected to the other side of the first and second resistance element parts and connected to the first resistance element part and the second resistance element part in accordance with a difference between an input voltage through the first resistance element part and an input voltage through the second resistance element part, And a first differential amplifier for outputting a first measurement signal.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 제 1 차동 증폭기를 통해 출력되는 상기 제 1 측정신호에 따라 발광하는 제 1 발광 다이오드 및 상기 제 1 발광 다이오드의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 1 측정 신호에 대응되는 제 1 출력 신호를 상기 제어부에 제공하는 제 1 포토 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit may include a first light emitting diode which emits light according to the first measurement signal outputted through the first differential amplifier, and a second light emitting diode which is switched according to light emission of the first light emitting diode, And a first phototransistor for providing the first output signal corresponding to the first output signal to the control unit.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부는 PCB에 대칭 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부 사이에 절연을 위한 홈이 상기 PCB에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first and second resistive elements are symmetrically formed on the PCB, and a groove for insulation is formed on the PCB between the first and second resistive elements. .
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제 2 지락 검출부는 상기 분압 회로의 음전압을 전압 강하시키기 위해 일측이 상기 분압회로에 직렬 연결된 복수의 저항 소자로 구성되는 제 3 저항 소자부와, 일측이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자로 구성된 제 4 저항 소자부 및 제 3 및 제 4 저항 소자부의 타측과 연결되어 제 3 저항 소자부를 통한 입력 전압과 제 4 저항 소자부를 통한 입력 전압의 차이에 따라 제 2 측정신호를 출력하는 제 2 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The second ground fault detection unit may include a third resistive element part having a plurality of resistance elements whose one side is connected in series to the voltage dividing circuit so as to lower the negative voltage of the voltage dividing circuit, And a fourth resistor element connected to the other end of the third resistor element and the fourth resistor element, the second resistor element being connected to the first resistor element and the second resistor element, And a second differential amplifier that outputs a measurement signal.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 제 2 차동 증폭기를 통해 출력되는 상기 제 2 측정 신호에 따라 발광하는 제 2 발광 다이오드 및 상기 제 2 발광 다이오드의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 2 측정 신호에 대응되는 제 2 출력신호를 제공하는 포토 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit may include a second light emitting diode that emits light according to the second measurement signal output through the second differential amplifier, and a second light emitting diode that is switched according to light emission of the second light emitting diode, And a phototransistor for providing a second output signal corresponding to the second output signal.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부는 상기 PCB에 대칭 구성되며, 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부 사이에 절연을 위한 홈이 상기 PCB에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the third and fourth resistor elements are symmetrically formed on the PCB, and grooves for insulation are formed on the PCB between the third resistor element and the fourth resistor element. have.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제어부는 상기 차단부의 IGBT와 연결되는 포토 커플러가 포함된 출력부를 포함하며, 상기 포토 커플러를 통해 상기 제어 신호를 상기 차단부로 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit includes an output unit including a photocoupler connected to the IGBT of the blocking unit, and provides the control signal to the blocking unit through the photocoupler.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 IGBT는 상기 포토 커플러의 출력과 게이트 단자가 연결되고, 상기 태양광 모듈의 발전 전원 출력 단자들 중 어느 하나와 연결되는 콜렉터 단자 및 상기 인버터와 연결되는 이미터 단자로 구성된 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자에 일단이 연결되고, 타단이 상기 이미터 단자와 연결된 다이오드를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 출력부로부터 상기 게이트 단자를 수신되는 가변 출력 전압에 따라 스위칭되어 상기 태양광 모듈의 출력과 상기 인버터를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the IGBT includes a collector terminal connected to an output of the photocoupler and a gate terminal, the collector terminal being connected to one of the power generation output terminals of the photovoltaic module, and an emitter terminal And a diode connected at one end to a collector terminal of the transistor and at the other end to the emitter terminal, the transistor being switched from the output to the gate terminal according to a variable output voltage received, And selectively connecting the output of the optical module and the inverter.
본 발명은 태양광 모듈 또는 선로의 이상 발생에 따른 지락 발생을 음지락과 양지락으로 구분하고, 각 극성에 대응되어 지락 발생 여부를 정확하고 정밀하게 검출할 수 있으며, 이를 통해 지락 발생에 따른 과전류를 차단하여 태양광 발전 시스템을 구성하는 구성 요소를 효과적으로 보호하고 화재를 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to accurately detect the occurrence of a ground fault corresponding to each polarity by dividing the occurrence of a ground fault due to an abnormality of a solar module or a line into a sunroof and a sunroof, Thereby effectively protecting components constituting the solar power generation system and preventing fire.
또한, 본 발명은 지락 발생시 지락 발생에 대응되는 극성을 구분하여 표시함으로써, 관리자가 지락이 발생한 극성을 용이하게 확인할 수 있도록 제공하는 동시에 해당 극성과 관련된 태양광 모듈의 출력단 또는 선로나 기기를 확인하여 용이하게 보수할 수 있도록 지원하는 효과가 있다.In addition, the present invention divides and displays the polarity corresponding to the occurrence of a ground fault when the ground fault occurs, so that the administrator can easily identify the polarity where the ground fault occurs, and also confirms the output terminal, So that it can be easily repaired.
더하여, 본 발명은 접속반 내부를 구성하는 회로 사이의 절연성을 확보하여 정확하게 지락 발생 여부가 검출되도록 하는 동시에 태양광 모듈로부터 제공되는 발전 전력에 의한 고전압으로부터 접속반의 회로를 보호하여 안정적으로 지락 여부를 검출할 수 있도록 제공함으로써, 지락 검출에 대한 정확도 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to ensure the insulation between the circuits constituting the inside of the connection board to detect whether or not a ground fault has occurred correctly, and to protect the connection circuit from a high voltage generated by the generated power supplied from the solar module, So that accuracy and reliability of ground fault detection can be improved.
도 1은 본 발명의 실시에에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템의 회로 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템의 양지락 검출을 위한 회로 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템의 음지락 검출을 위한 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에서 전압 강하를 위한 저항 소자부 사이의 절연 구성에 대한 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에서 지락 검출에 따른 회로 차단을 위한 제어부 및 차단부의 회로 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a solar power generation system having a safety shutdown function according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE
FIG. 3 is a circuit diagram for detecting a false alarm in a solar power generation system having a safety shut-off function according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram for detecting sound closure in a solar power generation system having a safety shut-off function according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is an exemplary view illustrating an insulation structure between resistance elements for voltage drop in a solar power generation system having a safety shutdown function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a control unit and a blocking unit for blocking a circuit according to ground fault detection in a solar power generation system having a safety shutoff function according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 상세 실시예를 설명한다.Hereinafter, detailed embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템의 구성도로서, 도시된 바와 같이 복수의 태양광 모듈(10)과, 상기 복수의 태양광 모듈(10)의 전압을 접속하는 접속반(100) 및 상기 접속반(100)을 통해 인가되는 발전 전력을 상용 전원으로 변환하는 인버터(200)를 포함할 수 있다.FIG. 1 is a block diagram of a photovoltaic power generation system having a safety shutdown function according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photovoltaic power generation system includes a plurality of
이때, 상기 복수의 태양광 모듈(10)은 직렬 연결된 어레이 형태로 구성되는 태양광 어레이(1)로 구성될 수 있으며, 상기 접속반(100)은 서로 다른 복수의 태양광 어레이(1)와 연결되어 전압을 접속할 수 있다.At this time, the plurality of
또한, 상기 접속반(100)은 상기 태양광 모듈(10)의 손상이나 태양광 모듈(10)과 접속반(100) 사이의 선로 이상에 따른 누전에 의한 지락 발생시 과전류에 의한 회로 손상을 방지하기 위해 지락 여부를 정확하게 검출하여 과전류를 차단하도록 동작할 수 있다.In addition, the
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 접속반(100)은 분압회로(110), 제 1 지락 검출부(20), 제 2 지락 검출부(30), 제어부(120) 및 차단부(130)를 포함할 수 있다.2, the
우선, 분압 회로(110)는 도시된 바와 같이 복수의 태양광 모듈(10)로 구성되는 태양광 어레이(1) 중 종단을 구성하는 태양광 모듈(10)의 발전전원 출력 단자(이하, 출력 단자)들 사이에 구성될 수 있다.First, the voltage dividing
또한, 상기 분압 회로(110)는 일단이 상기 발전전원 출력 단자 중 음극 단자(- 단자 또는 음전압 출력 단자)에 연결되는 제 1 저항소자(R1)와, 일단이 상기 발전전원 출력 단자 중 양극 단자(+ 단자 또는 양전압 출력 단자)에 연결되는 제 2 저항 소자(R2)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자(R1, R2)의 타단과 일단이 연결되고 타단이 접지에 연결된 제 3 저항 소자(R3)를 포함할 수 있다.The voltage dividing
상술한 구성에서, 상기 복수의 태양광 모듈 중 적어도 하나에 손상이 발생하거나 상기 태양광 모듈과 접속반 사이의 선로 이상 또는 절연 저항의 이상으로 인해 지락이 발생하는 경우 상기 복수의 출력 단자에서 출력되는 양전압 및 음전압 중 적어도 하나가 접지되어 대지로 흐르게 된다.In the above-described configuration, when at least one of the plurality of photovoltaic modules is damaged, or when a ground fault occurs due to a line abnormality or an insulation resistance between the photovoltaic module and the connection panel, At least one of the positive voltage and the negative voltage is grounded and flows to the ground.
이에 따라, 분압 회로(110)는 지락이 없는 상태에서 제 3 저항소자(R3)에 인가되는 전압 V1이 0V이나 태양광 모듈(10)의 음극 단자에 연결된 음전압 선로에서 지락이 발생하는 경우 V1 전압으로 양전압이 인가되고, 태양광 모듈(10)의 양극 단자에 연결된 양전압 선로에서 지락이 발생하는 경우 V1 전압으로 음전압이 인가된다.Accordingly, in the case where the voltage V1 applied to the third resistance element R3 is 0 V in a state where there is no ground fault, and the ground fault occurs in the negative voltage line connected to the negative terminal of the
또한 상기 제어부(120)는 상기 V1 전압으로 상기 분압 회로(110)로부터 인가되는 전압을 기초로 지락 여부를 검출하는 제 1 및 제 2 지락 검출부(20, 30)와 연결되어 지락 검출시 상기 양극 단자에서 발생하는 양 지락 또는 상기 음극 단자에서 발생하는 음 지락 중 어느 하나를 표시하고, 해당 양지락 및 음지락 중 적어도 하나 발생시 상기 차단부(130)를 제어하여 상기 태양광 어레이(1) 또는 복수의 태양광 모듈(10)로부터 인버터(200)로 제공되는 전력을 차단시킬 수 있는데, 이에 대한 설명을 상술한 내용을 기초로 이하 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.The
우선, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제 1 및 제 2 지락 검출부(20, 30)는 상기 분압 회로(110)와 연결될 수 있으며, 상기 제 1 지락 검출부(20)는 상기 분압 회로(110)의 양전압에 대한 지락 발생 여부인 양지락 여부를 검출하고, 상기 제 2 지락 검출부(30)는 상기 분압 회로(110)의 음전압에 대한 지락 발생 여부인 음지락 여부를 검출할 수 있다.2, the first and second
이때, 상기 제 1 및 제 2 지락 검출부(20, 30)는 상기 제어부(120)에 아날로그 입력부(121)로서 포함되어 구성될 수도 있다.At this time, the first and second ground
도 3을 참고하여 상기 제 1 지락 검출부(20) 및 제어부(120)의 양지락 검출에 따른 상세 동작 구성을 설명하면, 도시된 바와 같이 상기 제 1 지락 검출부(20)는 상기 분압 회로(110)의 음전압을 전압 강하시키기 위해 일측(일단)이 상기 분압 회로(110)에 직렬 연결된 복수의 저항 소자(R11, R12, R13)로 구성되는 제 1 저항 소자부(21)와, 일측(일단)이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자(R21, R22, R23)로 구성된 제 2 저항 소자부(22)와, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부(21, 22)의 타측(타단)과 각각 연결되어 제 1 저항 소자부(21)를 통한 입력 전압과 제 2 저항소자부(22)를 통한 입력 전압의 차이에 대한 결과 신호를 출력하는 제 1 차동 증폭기(23)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the detailed operation of the first ground
이때, 상기 제 1 저항 소자부(21)를 통해 상기 제 1 차동 증폭기(23)로 입력되는 V1 전압의 전압 강하를 위해 상기 제 1 저항 소자부(21)의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지와 연결되는 저항소자(R14)와, 상기 제 2 저항 소자부(22)의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지에 연결되는 저항소자(R24)가 상기 제 1 지락 검출부(20)에 구성될 수 있다.At this time, one side is connected to the other side of the first
상술한 구성에서, 상기 태양광 모듈(10)의 양전압이 접지되어 양지락이 발생하는 경우 상기 분압 회로(110)의 V1에 음전압이 인가되고, 상기 음전압이 상기 제 1 저항 소자부(21)를 통해 전압 강하되어 상기 제 1 차동 증폭기(23)의 입력 전압으로 인가된다.In the above-described configuration, when positive voltage of the
이때, 상기 태양광 모듈(10)로부터 제공되는 전압은 대체로 수백 또는 일천 볼트의 고전압이 제공되므로, 이러한 고전압이 분압 회로(110)를 통해 제 1 차동 증폭기(23)에 인가되는 경우 회로 손상이 발생할 수 있다.At this time, since the voltage provided from the
이를 방지하기 위해, 복수의 저항 소자(R11, R12, R13)로 구성된 제 1 저항소자부(21)가 상기 양지락 발생에 따라 분압 회로(110)로부터 인가되는 고전압을 전압 강하시켜 제 1 차동 증폭기(23)에 제공할 수 있다.In order to prevent this, a first
이때, 상기 제 1 저항소자부(21)는 고전압에 의한 아크(arc)를 방지하기 위해 복수의 저항소자(R11, R12, R13)로 구성되고, 코로나(corona) 방지를 위해 복수의 저항 소자(R11, R12, R13) 상호 간 미리 설정된 기준 거리 이상 이격되어 직렬 연결될 수 있다.The first
또한, 제 2 저항 소자부(22)는 접지와 연결되어 제 1 차동 증폭기(23)로 접지 기준 전압을 제공하며, 복수의 저항소자(R21, R22, R23)를 포함하여, 해당 복수의 저항 소자(R21, R22, R23)가 상기 제 1 저항 소자부(21)의 저항 소자들(R11, R12, R13)과 상호 대칭되도록 구성될 수 있다.The
이때, 제 1 및 제 2 저항 소자부(22) 각각은 3 개의 저항 소자로 구성되는 것이 바람직하다.At this time, each of the first and second
상술한 구성에 따라, 제 1 차동 증폭기(23)는 지락이 발생하지 않은 정상 상태에서 분압 회로(110)로부터 OV 전압이 인가되고, 양지락이 발생하는 경우 전압 변화가 발생하여 분압 회로(110)로부터 제 1 저항 소자부(21)를 통해 음전압이 입력전압으로 인가된다.According to the above-described configuration, when the OV voltage is applied from the
이에 따라, 상기 제 1 차동 증폭기(23)는 제 1 저항 소자부(21)를 통해 입력된 음전압과 제 2 저항 소자부(22)를 통해 입력된 기준 전압 사이에 전압 차이(전압차)가 발생하고, 상기 전압 차가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 이에 대한 제 1 측정신호를 생성한 후 제어부(120)로 제공할 수 있다.Accordingly, the first
한편, 상기 제어부(120)는 제 1 지락 검출부(20)로부터 상기 제 1 측정신호를 수신하는 경우 제어신호를 생성하여 상기 태양광 모듈(10)의 발전 전력이 상기 인버터(200)로 제공되지 않도록 상기 태양광 모듈(10)과 인버터(200) 사이의 연결을 차단시키는 차단부(130)에 상기 제어신호를 제공할 수 있다.When receiving the first measurement signal from the first ground
이때, 상기 제어부(120)는 상기 제 1 차동 증폭기(23)를 통해 출력되는 상기 제 1 측정 신호에 따라 발광하는 제 1 발광 다이오드(D2) 및 상기 제 1 발광 다이오드(D2)의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 1 차동 증폭기(23)로부터 제공되는 제 1 측정 신호에 대응되는 제 1 출력 신호를 상기 제어부(130)에 제공하는 제 1 포토 트랜지스터(TR1)를 포함하는 제 1 포토 커플러부를 통해 상기 제 1 지락 검출부(20)와 연결될 수 있다.The
이를 통해, 상기 제어부(120)는 상기 제 1 지락 검출부(20)와 전기적으로 절연되면서 제 1 측정신호를 수신하여, 상기 제 1 지락 검출부(20)로부터 고전압이 제어부(120)에 인가되는 것을 방지하여 제어부(120)가 손상되지 않도록 할 수 있다.Accordingly, the
이때, 상기 제 1 포토 커플러부는 상기 제어부(120)에 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 제어부(120)는 마이크로 프로세서로 구성되어 상기 제어 신호를 생성하는 제어기를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the first photocoupler unit may be included in the
이를 통해, 상기 제어기는 상기 제 1 포토 커플러부를 통해 수신되는 제 1 출력 신호를 상기 제 1 측정 신호로서 수신하고, 상기 제 1 출력 신호 수신시 제 1 측정 신호에 대응되어 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.Thereby, the controller can receive the first output signal received through the first photocoupler as the first measurement signal and generate the control signal in response to the first measurement signal upon receiving the first output signal have.
상기 제 1 포토 커플러부의 동작 구성을 더 상세히 설명하면, 상기 제 1 발광 다이오드(D2)는 일측이 전원과 연결되고, 타측이 제 1 차동 증폭기(23)의 출력단과 연결되며, 상기 제 1 차동 증폭기(23)로부터 제 1 측정신호가 제공되는 경우 상기 제 1 발광 다이오드(D2)에 전원 전압이 인가되어 발광된다.The first light emitting diode D2 has one side connected to the power source and the other side connected to the output terminal of the first
이에 따라, 상기 제 1 포토 트랜지스터(TR1)는 일측이 전원과 연결되고 타측이 접지와 연결되어 상기 제 1 발광 다이오드(D2)의 발광에 따라 스위칭되며, 해당 스위칭에 따라 상기 제어신호를 출력할 수 있다.Accordingly, the first phototransistor TR1 is connected to the power source and the other is connected to the ground, and is switched according to the light emission of the first light emitting diode D2. have.
이때, 상기 제 1 포토 트랜지스터(TR1)는 콜렉터(collector) 단자가 상기 전원과 연결되고, 이미터(emitter) 단자가 상기 접지와 연결될 수 있으며, 상기 제 1 포토 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 단자와 전원 사이에 저항소자(R4)가 연결될 수 있다.The first phototransistor TR1 has a collector terminal connected to the power source, an emitter terminal connected to the ground, and a collector terminal of the first phototransistor TR1, The resistor element R4 may be connected between the resistor R5 and the resistor R5.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 제 1 차동 증폭기(23)의 출력단과 상기 제 1 발광 다이오드(D2) 사이에 연결되어 상기 제 1 차동 증폭기(23)의 출력단을 통해 제 1 측정신호가 출력되는 경우 상기 제 1 발광 다이오드(D2)를 통해 상기 전원 전압에 따른 동작 전압이 인가되어 발광하는 발광 다이오드(D1)로 구성된 양지락 표시부를 더 포함할 수 있으며, 해당 양지락 표시부는 제 1 차동 증폭기(23)의 제 1 측정신호에 따라 발광하여 양지락이 발생하였음을 표시할 수 있다.The
이때, 상기 제 1 차동 증폭기(23)와 상기 제 1 발광 다이오드(D2) 사이에는 도시된 바와 같이 전원과 접지에 각각 연결되는 복수의 다이오드 및 복수의 저항 소자가 연결 구성되어 상기 제 1 측정 신호에 따라 상기 전원 전압이 상기 제 1 발광 다이오드(D2)에 인가되어 제 1 발광 다이오드(D2)를 통해 전류가 흐르도록 할 수 있다.At this time, as shown in the figure, a plurality of diodes and a plurality of resistors connected to the power source and the ground are connected between the first
한편, 도 4를 참고하여 상기 제 2 지락 검출부(30) 및 제어부(120)의 음지락 검출에 따른 상세 동작 구성을 설명하면, 도시된 바와 같이 상기 제 2 지락 검출부(30)는 상기 분압 회로(110)의 양전압을 전압 강하시키기 위해 일측이 상기 분압 회로(110)에 직렬 연결된 복수의 저항 소자(R31, R32, R33)로 구성되는 제 3 저항 소자부(31)와, 일측이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자(R41, R42, R43)로 구성된 제 4 저항 소자부(32)와, 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부(31, 32)의 타측과 각각 연결되어 제 3 저항 소자부(31)를 통한 입력 전압과 제 4 저항 소자부(32)를 통한 입력 전압의 차이에 따른 음지락 발생을 검출하여 제 2 측정 신호를 출력하는 제 2 차동 증폭기(33)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the detailed operation of the second ground
이때, 상기 제 3 저항 소자부(31)를 통해 상기 제 3 차동 증폭기(33)로 입력되는 V1 전압의 전압 강하를 위해 상기 제 3 저항 소자부(31)의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지와 연결되는 저항소자(R34)와, 상기 제 4 저항 소자부(32)의 타측에 일측이 연결되고, 타측이 접지에 연결되는 저항소자(R44)가 상기 제 2 지락 검출부(30)에 구성될 수 있다.At this time, one terminal is connected to the other terminal of the
상술한 구성에서, 상기 태양광 모듈(10)의 음전압이 접지되어 음지락이 발생하는 경우 상기 분압 회로(110)의 V1에 양전압이 인가되고, 상기 양전압이 상기 제 3 저항 소자부(31)를 통해 전압 강하되어 상기 제 2 차동 증폭기(33)의 입력 전압으로 인가된다.In the above-described configuration, when a negative voltage of the
이때, 상술한 바와 마찬가지로 상기 태양광 모듈(10)로부터 제공되는 고전압이 상기 분압 회로(110)를 통해 제 2 차동 증폭기(33)에 인가되어 회로 손상이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해, 복수의 저항 소자(R31, R32, R33)로 구성된 제 3 저항 소자부(31)가 상기 음지락 발생에 따라 분압 회로(110)로부터 인가되는 고전압을 전압 강하시켜 제 2 차동 증폭기(33)에 제공할 수 있다.At this time, the high voltage provided from the
이때, 상기 제 3 저항 소자부(31)는 고전압에 의한 아크를 방지하기 위해 복수의 저항소자(R31, R32, R33)로 구성되고, 코로나 방지를 위해 복수의 저항 소자(R31, R32, R33)는 미리 설정된 기준 거리 이상 이격되어 직렬 연결될 수 있다.The third
또한, 제 4 저항 소자부(32)는 일측이 접지와 연결되어 제 2 차동 증폭기(33)로 접지 기준 전압을 제공하며, 상기 제 3 저항 소자부(31)와 동일한 개수의 복수의 저항소자(R41, R42, R43)를 포함하여, 해당 복수의 저항 소자(R41, R42, R43)가 상기 제 3 저항 소자부(31)의 저항 소자들(R31, R32, R33)과 상호 대칭되도록 구성될 수 있다.The fourth
이때, 제 3 및 제 4 저항 소자부(32) 각각은 3개의 저항 소자로 구성되는 것이 바람직하다.At this time, each of the third and fourth
상술한 구성에 따라, 제 2 차동 증폭기(33)는 지락이 발생하지 않은 정상 상태에서 분압 회로(110)로부터 OV 전압이 인가되고, 음지락이 발생하는 경우 전압 변화가 발생하여 분압 회로(110)로부터 제 3 저항 소자부(31)를 통해 양전압이 입력전압으로 인가된다.According to the above-described configuration, when the OV voltage is applied from the
이에 따라, 상기 제 2 차동 증폭기(33)는 제 3 저항 소자부(31)를 통해 입력된 양전압과 제 4 저항 소자부(32)를 통해 입력된 기준 전압 사이에 전압 차이(전압차)가 발생하고, 해당 전압 차가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 이에 대한 제 2 측정신호를 생성한 후 제어부(120)로 제공할 수 있다.Accordingly, the second
한편, 상기 제어부(120)는 제 2 지락 검출부(30)로부터 상기 제 2 측정신호를 수신하는 경우 제어신호를 생성하여 상기 태양광 모듈(10)의 발전 전력이 상기 인버터(200)로 제공되지 않도록 상기 태양광 모듈(10)과 인버터(200) 사이의 연결을 차단시키는 차단부(130)에 상기 제어신호를 제공할 수 있다.When receiving the second measurement signal from the second ground
이때, 상기 제어부(120)는 상기 제 2 차동 증폭기(33)를 통해 출력되는 상기 제 2 측정 신호에 따라 발광하는 제 2 발광 다이오드(D4) 및 상기 제 2 발광 다이오드(D4)의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 2 측정 신호에 대응되는 제 2 출력 신호를 상기 제어부(130)에 제공하는 제 2 포토 트랜지스터(TR2)를 포함하는 제 2 포토 커플러부를 통해 상기 제 2 지락 검출부(30)와 연결될 수 있다.The
이를 통해, 상기 제어부(120)는 상기 제 2 지락 검출부(30)와 전기적으로 절연되면서 제 2 측정신호를 수신하여, 상기 제 2 지락 검출부(30)로부터 고전압이 제어부(120)에 인가되는 것을 방지하여 제어부(120)가 손상되지 않도록 할 수 있다.The
이때, 상기 제 2 포토 커플러부는 상기 제어부(120)에 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 제어부에 포함된 상기 제어기는 상기 제 2 포토 커플러부를 통해 상기 제 2 출력 신호를 상기 제 2 측정 신호로서 수신하고, 상기 제 2 출력 신호 수신시 제 2 측정 신호에 대응되어 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.Here, the second photocoupler unit may be included in the
상기 제 2 포토 커플러부의 동작 구성을 더 상세히 설명하면, 상기 제 2 발광 다이오드(D4)는 일측이 상기 제 2 차동 증폭기(33)의 출력단과 연결되고, 타측이 접지와 연결되며, 상기 제 2 차동 증폭기(33)로부터 제 2 측정신호가 제공되는 경우 상기 제 2 발광 다이오드(D4)에 전압이 인가되어 발광된다.More specifically, the second light-emitting diode D4 has one side connected to the output terminal of the second
이에 따라, 상기 제 2 포토 트랜지스터(TR2)는 일측이 전원과 연결되고 타측이 접지와 연결되어 상기 제 2 발광 다이오드(D4)의 발광에 따라 스위칭되며, 해당 스위칭에 따라 상기 제 2 측정 신호를 출력할 수 있다.Accordingly, the second phototransistor TR2 is connected to the power source and the other is connected to the ground, and is switched according to the light emission of the second light emitting diode D4. can do.
이때, 상기 제 2 포토 트랜지스터(TR2)는 콜렉터 단자가 상기 전원과 연결되고, 이미터 단자가 상기 접지와 연결될 수 있으며, 상기 제 2 포토 트랜지스터(TR2)의 콜렉터 단자와 전원 사이에 저항소자(R5)가 연결될 수 있다.At this time, the second phototransistor TR2 has a collector terminal connected to the power source, an emitter terminal connected to the ground, and a resistor element R5 between the collector terminal of the second phototransistor TR2 and the power source Can be connected.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 제 2 차동 증폭기(33)의 출력단과 상기 제 2 발광 다이오드(D4) 사이에 연결되어 상기 제 2 차동 증폭기(33)의 출력단을 통해 제 2 측정신호가 출력되는 경우 상기 제 2 측정신호에 따른 동작 전압이 인가되어 발광하는 발광 다이오드(D3)로 구성된 음지락 표시부를 더 포함할 수 있으며, 해당 음지락 표시부는 제 2 차동 증폭기(33)의 제 2 측정신호에 따라 발광하여 음지락이 발생하였음을 표시할 수 있다.The
이때, 상기 제 2 차동 증폭기(33)와 상기 제 2 발광 다이오드(D4) 사이에는 도시된 바와 같이 전원과 접지에 각각 연결되는 복수의 다이오드 및 복수의 저항 소자가 연결 구성되어 상기 제 2 측정 신호에 따라 상기 전원 전압이 상기 제 2 발광 다이오드(D4)에 인가되어 제 1 발광 다이오드(D4)를 통해 전류가 흐르도록 할 수 있다.As shown in the figure, a plurality of diodes and a plurality of resistors connected to the power source and the ground are connected between the second
상술한 구성을 통해, 제어부(120)는 양지락 또는 음지락이 발생하는 경우 양지락 표시부 또는 음지락 표시부를 통해 지락 발생 여부를 표시하는 동시에 지락이 발생한 전압의 극성이 구분되도록 지락이 발생한 극성에 대응되는 발광 다이오드를 발광시켜 표시할 수 있다.Through the above-described configuration, if a positive lock or a negative lock is generated, the
이를 통해, 본 발명은 지락 발생시 지락 발생에 대응되는 극성을 구분하여 표시함으로써, 관리자가 지락이 발생한 극성을 용이하게 확인할 수 있도록 제공하는 동시에 해당 극성과 관련된 태양광 모듈의 출력단 또는 선로를 확인하여 용이하게 보수하도록 제공할 수 있다.Accordingly, it is possible to easily identify the polarity in which the ground fault occurs, and at the same time, to confirm the output terminal or the line of the solar module related to the polarity, And to provide repair services.
한편, 상술한 구성에서, 상기 접속반(100)을 구성하는 분압회로(110)와, 제 1 및 제 2 지락 검출부(20, 30), 제어부(120) 및 차단부(130)는 PCB(Printed Circuit Board)에 구성될 수 있다.In the above-described configuration, the
이때, 상기 PCB에 습기가 발생하는 경우 상기 제 1 지락 검출부(20)의 제 1 저항 소자부(21)와 제 2 저항 소자부(22) 사이에 누전이 발생할 수 있으며, 제 2 지락 검출부(30) 역시 제 3 저항 소자부(31)와 제 4 저항 소자부(32) 사이에 누전이 발생할 수 있다.In this case, when moisture is generated in the PCB, a short circuit may occur between the first
이와 같은 누전에 따라 접속반(100)의 회로 손상이 발생되거나 심한 경우 화재로 이어질 수 있다.Such a short circuit may cause circuit damage of the
이를 방지하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분압 회로(110)와 연결되는 상기 제 1 지락 검출부(20)의 커넥터 단자에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부(21, 22)는 PCB에 대칭 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부(21, 22) 사이에 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부(21, 22) 사이의 절연을 위한 홈(A)이 상기 PCB에 형성되어 상기 제 1 저항 소자부(21)를 통해 흐르는 전류가 상기 제 2 저항 소자부(22)로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.5, the first and second
마찬가지로, 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부(31, 32)는 PCB에 대칭 구성되며, 상기 분압 회로(110)와 연결되는 상기 제 2 지락 검출부(30)의 커넥터 단자에 연결되는 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부(31, 32) 사이에 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부(31, 32) 사이의 절연을 위한 홈이 상기 PCB에 형성되어 상기 제 3 저항 소자부(31)를 통해 흐르는 전류가 상기 제 4 저항 소자부(32)로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.Likewise, the third and fourth
한편, 차단부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제어부(120)로부터 제어신호를 수신하여 태양광 모듈의 출력과 인버터 사이의 연결을 선택적으로 차단하여 지락에 의해 과전류가 발생되지 않도록 하는 동시에 화재를 미연에 방지할 수 있다.2, the
이때, 차단부(130)는 태양광 모듈(10)의 발전 전력을 제공받아 인버터(200)로 제공할 수 있으며, 상기 차단부(130)와 태양광 모듈(10) 사이에는 과전류 차단을 위한 퓨즈(fuse)부(11) 및 역전류를 차단하기 위한 다이오드(12)가 구성될 수 있다.The blocking
또한, 차단부(130)는 도시된 바와 같이 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)(131)를 포함하며, 상기 제어부(120)의 제어 신호를 기초로 IGBT(131)를 가변기준으로 동작시켜 상기 태양광 모듈(10)의 상기 발전 전원 출력 단자로부터 제공되는 전류를 선택적으로 차단할 수 있다.The blocking
한편, 상기 차단부(130)의 IGBT(131)를 통해 고전압이 인가되며, 상기 제어부(120)가 상기 차단부(130)에 선로를 통해 제어 신호를 전송하는 경우 이러한 고전압에 의한 전류가 제어부(120)로 유입되어 제어부(120)의 회로 손상을 야기할 수 있다.When a high voltage is applied through the
이를 방지하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제어부(120)는 상기 차단부(130)의 IGBT(131)와 연결되는 제 3 포토 커플러부(300)가 포함된 출력부(122)를 포함하며, 상기 제 3 포토 커플러부(300)가 포함된 출력부(122)를 통해 상기 제어 신호를 상기 차단부(130)로 제공할 수 있다.6, the
이때, 상기 출력부(122)는 차단부(130)와의 전기적 절연을 유지하면서 신호를 전송하는 드라이버(driver)로 구성될 수 있다.In this case, the
이에 따라, 상기 제어부(120)는 상기 제 3 포토 커플러부(300)를 통해 상기 차단부(130)와 전기적으로 절연을 유지하면서 제어신호를 차단부(130)로 제공할 수 있으며, 이에 따라 상기 차단부(130)에 인가되는 전압으로부터 상기 제어부(120)를 안전하게 보호할 수 있다.Accordingly, the
이때, 상기 IGBT(131)는 상기 차단부(130)의 출력과 게이트(gate) 단자가 연결되고, 상기 태양광 모듈(10)의 발전 전원 출력 단자들 중 어느 하나와 연결되는 콜렉터(collector) 단자 및 상기 인버터(200)와 연결되는 이미터(emitter) 단자로 구성된 트랜지스터(TR3)와, 상기 트랜지스터(TR3)의 콜렉터 단자에 일단이 연결되고, 타단이 상기 이미터 단자와 연결되어 역전류를 방지하는 다이오드(D5)를 포함하여 구성될 수 있다.The
이에 따라, 상기 IGBT(131)에 구성된 상기 트랜지스터(TR3)는 상기 출력부(122)로부터 상기 트랜지스터(TR3)의 게이트 단자에 제공되는 가변 출력 전압에 따라 스위칭되어 상기 태양광 모듈(10)의 출력과 상기 인버터(200)를 선택적으로 연결할 수 있다.The transistor TR3 formed in the
일례로, 상기 출력부(122)는 상기 제어 신호에 따라 상기 IGBT(131)의 상기 트랜지스터(TR3)에 +15V 또는 -10V 중 어느 하나를 게이트 단자의 입력으로 제공하고, 상기 차단부(130)의 IGBT(131)는 상기 출력부(122)로부터 제공되는 입력 전압에 따라 상기 태양광 모듈(10)로부터 제공되는 전류가 상기 인버터(200)에 전달되지 않도록 선택적으로 차단시킬 수 있다.For example, the
이때, 상기 출력부(122)와 상기 IGBT(131)의 게이트 단자 사이에 연결되는 저항(R6)이 상기 접속반(100) 또는 상기 차단부(130)에 구성될 수 있다.At this time, a resistor R6 connected between the
상술한 구성을 통해, 본 발명은 태양광 모듈 또는 선로의 이상 발생에 따른 지락 발생을 정확하게 검출하여 신속한 조치가 이루어지도록 지원하는 동시에 지락 발생 검출시 태양광 모듈로부터 제공되는 과전류를 정확하게 차단하여 태양광 발전 시스템을 구성하는 구성 요소를 효과적으로 보호하고 화재를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately detect the occurrence of a ground fault due to an abnormality of a solar module or a line, to enable rapid measures to be taken, and to precisely block the overcurrent supplied from the solar module The components constituting the power generation system can be effectively protected and fire can be prevented.
또한, 본 발명은 태양광 모듈 또는 선로의 이상 발생에 따른 지락 발생을 음지락과 양지락으로 구분하고, 각 극성에 대응되어 지락 발생 여부를 정확하고 정밀하게 검출할 수 있으며, 이를 통해 지락 발생에 따른 과전류를 차단하여 태양광 발전 시스템을 구성하는 구성 요소를 효과적으로 보호할 수 있다.Also, according to the present invention, it is possible to accurately detect the occurrence of a ground fault corresponding to each polarity by dividing a ground fault caused by an abnormality of a photovoltaic module or a line into a sunk rock and a sunny rock. It is possible to effectively protect the components constituting the solar power generation system.
더하여, 본 발명은 접속반 내부를 구성하는 회로 사이의 절연성을 확보하여 정확하게 지락 발생 여부가 검출되도록 하는 동시에 태양광 모듈로부터 제공되는 발전 전력에 의한 고전압으로부터 접속반의 회로를 보호하여 안정적으로 지락 여부를 검출할 수 있도록 제공함으로써, 지락 검출에 대한 정확도 및 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to ensure the insulation between the circuits constituting the inside of the connection board to detect whether or not a ground fault has occurred correctly, and to protect the connection circuit from a high voltage generated by the generated power supplied from the solar module, It is possible to improve the accuracy and reliability of the ground fault detection.
한편, 상술한 구성에서, 상기 접속반(100)은 온도센서부와, 팬부 및 상기 팬부를 구동시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in the above-described configuration, the
이에 따라, 상기 제어부(120)는 상기 온도 센서부로부터 제공되는 센싱 신호를 기초로 미리 설정된 기준치 이상의 온도 검출시 상기 구동부를 통해 상기 팬부를 구동시켜 상기 접속반 내부의 온도를 하강시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 접속반의 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다.The
또한, 상술한 구성에서, 상기 제어부(120)는 외부 장치와의 통신을 위한 통신부를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 신호 중 어느 하나에 따른 지락 검출시 검출 정보를 생성하여 상기 외부 장치로 전송할 수 있다.In addition, in the above-described configuration, the
또한, 상기 제어부(120)는 상기 지락 검출 여부에 따른 상기 차단부의 차단 상태를 판단하고, 이에 대한 상태정보를 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 외부 장치로 전송할 수도 있다.In addition, the
더하여, 상기 제어부(120)는 상기 온도 센서부로부터 수신된 센싱신호를 상기 외부 장치로 전송할 수 있으며, 상기 팬부를 구동시키는 구동부의 상태에 대한 상태 정보 역시 상기 외부 장치로 전송할 수 있다.In addition, the
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 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 essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1: 태양광 어레이 10: 태양광 모듈
20: 제 1 지락 검출부 30: 제 2 지락 검출부
100: 접속반 110: 분압 회로
120: 제어부 130: 차단부
200: 인버터1: solar array 10: solar module
20: first ground fault detection unit 30: second ground fault detection unit
100: connection board 110: voltage-dividing circuit
120: control unit 130:
200: Inverter
Claims (9)
상기 태양광 모듈의 발전 전원 출력 단자들 사이에 연결된 분압 회로;
상기 분압 회로를 통해 제공되는 전압과 기준 전압을 비교하여 미리 설정된 기준치 이상의 양전압 검출에 따른 음지락 발생시 제 1 측정신호를 제공하는 제 1 지락 검출부;
상기 분압 회로를 통해 제공되는 전압과 기준 전압을 비교하여 미리 설정된 기준치 이상의 음전압 검출에 따른 양지락 발생시 제 2 측정신호를 제공하는 제 2 지락 검출부;
상기 제 1 및 제 2 지락 검출부를 통해 수신되는 제 1 및 제 2 측정 신호 중 적어도 하나에 따라 지락 검출시 제어신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어 신호를 기초로 IGBT를 가변기준으로 동작시켜 상기 태양광 모듈의 상기 발전 전원 출력 단자로부터 제공되는 전류를 선택적으로 차단하는 차단부를 포함하며,
상기 제 1 지락 검출부는
상기 분압회로의 양전압을 전압 강하시키기 위해 일측이 상기 분압회로에 직렬 연결된 복수의 저항 소자로 구성되는 제 1 저항 소자부;
일측이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자로 구성된 제 2 저항 소자부; 및
상기 제 1 및 제 2 저항 소자부의 타측과 연결되어 상기 제 1 저항 소자부를 통한 입력 전압과 상기 제 2 저항 소자부를 통한 입력 전압의 차이에 따라 상기 제 1 측정 신호를 출력하는 제 1 차동 증폭기를 포함하며,
상기 제 1 저항 소자부에 구성된 복수의 저항 소자 및 상기 제 2 저항 소자부에 구성된 복수의 저항 소자는,
고전압에 의한 아크(arc)를 방지하기 위해 복수로 구성되며, 코로나(corona)를 방지하기 위해 상기 복수의 저항 소자 상호 간 미리 설정된 기준 거리 이상 이격되어 직렬 연결되며,
상기 제 1 및 제 2 저항 소자부는 PCB에 대칭 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 저항 소자부 사이에 절연을 위한 홈이 상기 PCB에 형성되는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
1. A photovoltaic power generation system comprising a plurality of photovoltaic modules, a connection panel for connecting voltages of the photovoltaic modules, and an inverter for converting generated power applied through the connection panel to a commercial power supply,
A voltage divider circuit connected between power generation output terminals of the solar module;
A first ground fault detecting unit for comparing a voltage provided through the voltage divider circuit with a reference voltage to provide a first measurement signal when a sound closure occurs due to positive voltage detection over a preset reference value;
A second ground fault detector for comparing a voltage provided through the voltage divider circuit with a reference voltage to provide a second measurement signal when a positive lock is detected according to a negative voltage detection that is greater than a preset reference value;
A control unit for outputting a control signal when a ground fault is detected according to at least one of first and second measurement signals received through the first and second ground fault detection units; And
And a blocking unit for selectively blocking the current provided from the power generation output terminal of the photovoltaic module by operating the IGBT based on a control signal of the control unit,
The first ground fault detection unit
A first resistive element having a plurality of resistive elements connected in series to the voltage-dividing circuit, one side of which is connected to the voltage-dividing circuit in order to drop the positive voltage of the voltage-dividing circuit;
A second resistive element comprising a plurality of resistive elements having one side connected to ground; And
And a first differential amplifier connected to the other side of the first and second resistance elements and outputting the first measurement signal according to a difference between an input voltage through the first resistance element and an input voltage through the second resistance element In addition,
A plurality of resistive elements formed in the first resistive element portion and a plurality of resistive elements formed in the second resistive element portion,
A plurality of resistors connected in series so as to be spaced apart from a predetermined reference distance between the plurality of resistive elements so as to prevent corona,
Wherein the first and second resistive elements are symmetrically formed on the PCB and a groove for insulation between the first and second resistive elements is formed on the PCB. .
상기 제어부는 상기 제 1 차동 증폭기를 통해 출력되는 상기 제 1 측정신호에 따라 발광하는 제 1 발광 다이오드, 상기 제 1 발광 다이오드의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 1 측정 신호에 대응되는 제 1 출력 신호를 상기 제어부에 제공하는 제 1 포토 트랜지스터 및 상기 제 1 차동 증폭기의 출력단과 상기 제 1 발광 다이오드 사이에 연결되어 상기 제 1 측정신호가 출력될 때 음지락이 발생한 상태임을 표시하기 위한 음지락 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit may include a first light emitting diode that emits light according to the first measurement signal output through the first differential amplifier, a first output signal that is switched according to the light emission of the first light emitting diode and corresponds to the first measurement signal, A first phototransistor for providing the control signal to the control unit, and a tone lock display unit connected between the output terminal of the first differential amplifier and the first light emitting diode for indicating that a sound shadow is generated when the first measurement signal is output Wherein the solar cell system has a safety shut-off function.
상기 제 2 지락 검출부는
상기 분압 회로의 음전압을 전압 강하시키기 위해 일측이 상기 분압회로에 직렬 연결된 복수의 저항 소자로 구성되는 제 3 저항 소자부;
일측이 접지에 연결되는 복수의 저항 소자로 구성된 제 4 저항 소자부; 및
제 3 및 제 4 저항 소자부의 타측과 연결되어 제 3 저항 소자부를 통한 입력 전압과 제 4 저항 소자부를 통한 입력 전압의 차이에 따라 제 2 측정신호를 출력하는 제 2 차동 증폭기를 포함하며,
상기 제 3 저항 소자부에 구성된 복수의 저항 소자 및 상기 제 4 저항 소자부에 구성된 복수의 저항 소자는,
고전압에 의한 아크를 방지하기 위해 복수로 구성되며, 코로나를 방지하기 위해 상기 복수의 저항 소자 상호 간 미리 설정된 기준 거리 이상 이격되어 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The second ground fault detection unit
A third resistive element having a plurality of resistive elements connected in series to the voltage dividing circuit, one side of which is connected in series to the negative voltage of the voltage divider circuit;
A fourth resistive element comprising a plurality of resistive elements connected at one end to ground; And
And a second differential amplifier connected to the other side of the third and fourth resistance elements for outputting a second measurement signal according to a difference between an input voltage through the third resistance element and an input voltage through the fourth resistance element,
A plurality of resistive elements formed in the third resistive element part and a plurality of resistive elements formed in the fourth resistive element part,
Wherein the plurality of resistors are connected in series so as to be spaced apart from a predetermined reference distance between the plurality of resistive elements so as to prevent corona, in order to prevent arcing due to high voltage.
상기 제어부는 상기 제 2 차동 증폭기를 통해 출력되는 상기 제 2 측정 신호에 따라 발광하는 제 2 발광 다이오드, 상기 제 2 발광 다이오드의 발광에 따라 스위칭되어 상기 제 2 측정 신호에 대응되는 제 2 출력신호를 상기 제어부에 제공하는 제 2 포토 트랜지스터 및 상기 제 2 차동 증폭기의 출력단과 상기 제 2 발광 다이오드 사이에 연결되어 상기 제 2 측정신호가 출력된 때 양지락이 발생한 상태임을 표시하기 위한 양지락 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
6. The method of claim 5,
The control unit may include a second light emitting diode that emits light according to the second measurement signal output through the second differential amplifier, a second output signal that is switched according to the light emission of the second light emitting diode and corresponds to the second measurement signal And a positive lock display unit connected between the output terminal of the second differential amplifier and the second light emitting diode for indicating that a positive lock is generated when the second measurement signal is outputted, Wherein the solar cell system has a safety shut-off function.
상기 제 3 및 제 4 저항 소자부는 PCB에 대칭 구성되며, 상기 제 3 및 제 4 저항 소자부 사이에 절연을 위한 홈이 상기 PCB에 형성되는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the third and fourth resistive elements are symmetrically formed on the PCB and grooves for insulation are formed on the PCB between the third and fourth resistive elements. .
상기 제어부는 상기 차단부의 IGBT와 연결되는 포토 커플러가 포함된 출력부를 포함하며, 상기 포토 커플러를 통해 상기 제어 신호를 상기 차단부로 제공하는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit includes an output unit including a photocoupler connected to the IGBT of the blocking unit, and provides the control signal to the blocking unit through the photocoupler.
상기 IGBT는
상기 포토 커플러의 출력과 게이트 단자가 연결되고, 상기 태양광 모듈의 발전 전원 출력 단자들 중 어느 하나와 연결되는 콜렉터 단자 및 상기 인버터와 연결되는 이미터 단자로 구성된 트랜지스터; 및
상기 트랜지스터의 콜렉터 단자에 일단이 연결되고, 타단이 상기 이미터 단자와 연결된 다이오드를 포함하며,
상기 트랜지스터는 상기 출력부로부터 상기 게이트 단자에 제공되는 가변 출력 전압에 따라 스위칭되어 상기 태양광 모듈의 출력과 상기 인버터를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 안전 차단 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.9. The method of claim 8,
The IGBT
A collector terminal connected to an output of the photocoupler and a gate terminal, the collector terminal being connected to one of the power generation output terminals of the photovoltaic module, and the emitter terminal connected to the inverter; And
And a diode connected at one end to the collector terminal of the transistor and at the other end to the emitter terminal,
Wherein the transistor is switched according to a variable output voltage provided from the output unit to the gate terminal to selectively connect the inverter with the output of the solar module.
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KR20200065290A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 주식회사 윌링스 | Solar power unit having the function of ground fault detection |
CN113281559A (en) * | 2021-05-14 | 2021-08-20 | 江苏吉泰科电气股份有限公司 | High-reliability overcurrent fault detection circuit |
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KR101677930B1 (en) * | 2016-05-02 | 2016-11-21 | 주식회사 디투엔지니어링 | Photovoltaic solar connection board with function of leakage current and arc monitoring |
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