KR101818999B1 - 전력 매칭 장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 매칭 장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 가변하여 출력하는 전력 매칭부를 포함하고, 전력 매칭부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하며, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 크다. 이에 의해, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력에 매칭된 전력을 공급할 수 있게 된다.

Description

전력 매칭 장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈{Power matching device and photovoltaic module including the same}
본 발명은 전력 매칭 장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력에 매칭된 전력을 공급할 수 있는 전력 매칭 장치, 및 이를 구비하는 태양광 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
한편, 태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미한다.
본 발명의 목적은, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력에 매칭된 전력을 공급할 수 있는 태양광 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 가변하여 출력하는 전력 매칭부를 포함하고, 전력 매칭부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하며, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 크다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력 매칭 장치는, 태양전지 모듈의 배면에 탈부착 가능한 전력 매칭 장치로서, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하며, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 크다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 가변하여 출력하는 전력 매칭부를 포함하고, 전력 매칭부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부와, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어함으로써, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력에 매칭된 전력을 공급할 수 있게 된다.
특히, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 크도록 함으로써, 제1 레벨 변환부에서 전압 레벨을 크게 변화시키고, 제2 레벨 변환부에서 미세 조정을 수행할 수 있게 된다.
한편, 제2 레벨 변환부는, 출력 전압의 전압을 안정화할 수 있으며, 이에 따라, 전력 매칭된 전력을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
한편, 입력부로부터의 목표 전력 정보를 수신하고, 수신된 목표 전력 정보에 기초하여, 컨버터에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 함으로써, 원하는 목표 전력에 매칭된 전력을 간단하게 공급할 수 있게 된다.
한편, 전력 매칭부가 태양전지 모듈의 배면에 탈부착 가능함으로써, 전력 매칭부가 부착된 태양광 모듈을 전력 매칭 가능한 태양광 모듈로, 간단하게 구현할 수 있게 된다.
한편, 전력 매칭부가, 정션 박스와 다른 제2 정션 박스 내에 구비되며, 제2 정션 박스가, 태양전지 모듈의 배면에 탈부착 가능하도록 함으로써, 이용 편의성이 증대될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 일예이다.
도 2는 도 1의 태양광 시스템에서의 태양광 모듈 교체를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 4는 도 3의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 5a는 도 3의 태양광 모듈 내의 전력 매칭부의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5b는 도 3의 태양광 모듈 내의 전력 매칭부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5c는 도 3의 태양광 모듈 내의 전력 매칭부의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5a의 전력 매칭부의 내부 회로도의 다양한 예를 예시한 도면이다.
도 7a는 전력 매칭부 내에 배치 가능한 전압 선택부를 예시한 도면이다.
도 7b는 도 6a 내지 도 6c의 입력부의 상세한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 5a 내지 도 5b의 전력 매칭부의 배치의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 3의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 11 내지 도 12b는 도 10의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 일예이고, 도 2는 도 1의 태양광 시스템에서의 태양광 모듈 교체를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템(10)은, 복수의 태양광 모듈(50a1~50a8)을 구비할 수 있다.
특히, 복수의 태양광 모듈(50a1~50a8)들이 직렬 접속되어, 직류 전력을 공급하는 시스템(10)일 수 있다.
예를 들어, 도 2와 같이, 복수의 태양광 모듈(50a1~50a8) 각각이 270W(=30V(=0.5*60셀)*9A)의 전력을 공급할 수 있으며, 대략 8개 내지 10개의 태양광 모듈이 사용되는 경우, 태양광 시스템(10)은, 대략 2160W 내지 2700W의 전력을 공급할 수 있다.
한편, 복수의 태양광 모듈(50a1~50a8) 중 어느 하나의 태양광 모듈(50a5)에 고장이 발생하여, 해당 태양광 모듈(50a5)에 대한 교체가 필요할 때, 동일한 제조사의 태양광 모듈로서, 동일한 전력을 공급하는 태양광 모듈로 교체하는 것이 바람직하다.
그러나, 태양광 모듈의 제품의 성능의 향상에 따라, 각 태양광 모듈에서 공급가능한 전력이 점차 증가하는 추세에 있다. 이에 따라, 대략 몇 년 뒤에 태양광 모듈(50a5)과 같은 모델의 태양광 모듈 또는 같은 전력을 공급하는 태양광 모듈을 구매하는 것은 용이하지 않을 수 있다.
본 발명은 이러한 점을 해결하기 위해, 교체되는 태양광 모듈이, 주변 태양광 모듈의 공급 전력과 대략 동일한 전력을 공급하도록 하는 회로 구성을 제안한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 주변 태양광 모듈과 동일한 전력인, 목표 전력으로 매칭되도록, 컨버터에서 출력되는 출력 전압의 레벨을 가변한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 도 2와 같이, 태앙전지 모듈(100), 전력 매칭부(500)를 구비할 수 있다. 전력 매칭부(500)는, 전력 매칭 장치라 명명할 수도 있다.
도 2에서는, 태양전지 모듈(100)이 360W(=36V(=0.5*72셀)*10A)) 공급가능한 경우, 주변의 270W를 공급하는 태양광 모듈에 매칭되도록, 전력 매칭부(500)가 출력 전력을 다운시켜, 최종적으로 270W의 전력을 공급하도록 동작하는 것을 예시한다.
구체적으로, 전력 매칭부(500)는, 주변 태양광 모듈이, 60개의 셀을 가진 태양광 모듈로서, 30V의 전압과 9A의 전류를 공급하는 경우, 전력 매칭 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 태양광 모듈(50)이 72개의 셀을 가진 태양광 모듈로서, 36V의 전압과 10A의 전류를 공급할 수 있는 경우, 전력 매칭부(500)는, 인접 태양광 모듈과의 직렬 접속을 위해, 10A를 9A로 낮추고, 36V를 30V로 낮아지도록 할 수 있다.
이에, 고장난 태양광 모듈(50a5) 위치에, 전력 매칭된 태양광 모듈(50)을 대체시킴으로써, 간단하게 교체를 수행할 수 있게 된다. 따라서, 시스템(10)에서 안정적으로 소비 전력이 공급될 수 있게 있게 된다.
전력 매칭부(500)에 대해서는, 다양한 예가 가능하며, 이에 대해서는, 도 5a 이하를 참조하여 기술한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고 도 4는 도 3의 태양광 모듈의 배면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 배면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함할 수 있다.
정션 박스(200)는, 음영 발생 등의 경우, 핫 스팟 방지를 위해, 바이패스 되는, 적어도 하나의 바이패스 다이오드를 구비할 수 있다.
도 5a 등에서는, 도 3의 4개의 태양전지 스트링에 대응하여, 3개의 바이패스 다이오드(도 5a의 Da,Db,Dc)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, 정션 박스(200)는, 상술한 전력 매칭부(500)를 구비할 수도 있다. 이때, 전력 매칭부(500)는 탈부착 가능한 모듈 형태로, 바이패스 다이오드의 출력단에 전기적으로 접속될 수 있다.
전력 매칭부는, 도 1 내지 도 2의 설명에서 상술한 바와 같이, 다른 태양광 모듈과의 전력 매칭을 위해, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 변환할 수 있다. 이에 대해서는, 도 5a 이하를 참조하여 기술한다.
한편, 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지를 구비할 수 있다.
도면에서는 복수의 태앙 전지가 리본(도 9의 133)에 의해, 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다. 이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 한편, 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.
한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 3은, 태양전지 모듈(100)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
또한, 도 3은, 태양전지 모듈(100)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.
한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)은, 태양전지 모듈(100)의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내의 바이패스 다이오드(도 5a의 Da,Db,Dc)와 접속된다. 도면에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100) 상에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 것을 예시한다.
한편, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 양단부 중 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
도 5a는 도 3의 태양광 모듈 내의 전력 매칭부의 일 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 태양광 모듈 내의 전력 공급부(400a)는, 바이패스 다이오드부(510)와 전력 매칭부(500a)를 구비할 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510)와 전력 매칭부(500a)는, 도 8a와 같이, 정션 박스(200) 내에 함께 배치되는 것이 가능하나, 이와 달리, 도 8c와 같이, 분리되어 배치되는 것도 가능하다. 즉, 바이패스 다이오드부(510)는, 정션 박스(200)에 배치되고, 전력 매칭부(500a)는, 제2 정션 박스(201)에 배치될 수 있다.
바이패스 다이오드부(510)는, 태양전지 모듈(100) 의 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)들 사이에, 각각 배치되는 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)을 구비할 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드의 개수는, 1개 이상이며, 도전성 라인의 개수 보다 1개 더 작은 것이 바람직하다.
바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 태양전지 모듈(100)로부터, 특히, 태양전지 모듈(100) 내의 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)로부터 태양광 직류 전원을 입력받는다. 그리고, 바이패스 다이오드들(Dc,Db,Da)은, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d) 중 적어도 하나로부터의 직류 전원에서 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킬 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510)를 거친 직류 전원은, 전력 매칭부(500a)로 입력될 수 있다.
도 5a의 전력 매칭부(500a)는, 커패시터부(520), 제1 레벨 변환부(530), 제2 레벨 변환부(570), 및 제어부(550)를 구비할 수 있다.
또한, 도 5a의 전력 매칭부(500a)는, 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B), 출력전류 검출부(C), 출력전압 검출부(D), 변환 전류 검출부(E)와, 변환 전압 검출부(F)를 더 구비할 수 있다.
도 5a의 전력 매칭부(500a)는, 전력 매칭부(500)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부(530)와, 제1 레벨 변환부(530)에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부(570)와, 제1 레벨 변환부(530) 및 제2 레벨 변환부(570)를 제어하는 제어부(550)를 포함할 수 있다.
이때의, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부(530) 및 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다. 한편, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력을 목표 전력으로 하여, 주변 태양광 모듈에서 출력되는 전력에 매칭된 전력을 공급할 수 있게 된다.
커패시터부(520)는, 태양전지 모듈(100), 및 바이패스 다이오드부(510)를 거쳐 입력되는 입력 직류 전원을 저장할 수 있다.
한편, 도면에서는, 커패시터부(520)가 서로 병렬 연결되는 복수의 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 구비하는 것으로 예시하나, 이와 달리, 복수의 커패시터가, 직병렬 혼합으로 접속되거나, 직렬로 접지단에 접속되는 것도 가능하다. 또는, 커패시터부(520)가 하나의 커패시터만을 구비하는 것도 가능하다.
제1 레벨 변환부(530)는, 바이패스 다이오드부(510)와, 커패시터부(520)를 거친, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전압의 레벨을 변환할 수 있다.
특히, 제1 레벨 변환부(530)는, 커패시터부(520)에 저장된 직류 전원을 이용하여, 전력 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 레벨 변환부(530)는, 복수의 저항 소자, 또는 변압기를 구비하며, 설정된 목표 전력에 기초하여, 입력 전압에 대한 전압 분배를 수행할 수 있다.
다음, 제2 레벨 변환부(570)는, 제1 레벨 변환부(530)에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력할 수 있다.
한편, 제2 레벨 변환부(570)는, 제1 레벨 변환부(530)의 출력단에 배치되며, 제1 레벨 변환부(530)에서 변환된 전압의 레벨을 안정화할 수 있다. 이에 따라, 전력 매칭된 전력을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
한편, 입력 전류 감지부(A)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전류(ic1)를 감지할 수 있다.
한편, 입력 전압 감지부(B)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전압(Vc1)을 감지할 수 있다. 여기서, 입력 전압(Vc1)은, 커패시터부(520) 양단에 저장된 전압과 동일할 수 있다.
감지된 입력 전류(ic1)와 입력 전압(vc1)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 변환 전류 검출부(E)는, 제1 레벨 변환부(530)에서 출력되는 변환전류(ic3), 즉 dc단 전류를 감지하며, 변환 전압 검출부(F)는, 제1 레벨 변환부(530)에서 출력되는 변환전압(vc3), 즉 dc 단 전압을 감지한다. 감지된 변환전류(ic3)와 변환전압(vc3)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 출력전류 검출부(C)는, 제2 레벨 변환부(570)에서 출력되는 출력전류(ic2)를 감지하며, 출력전압 검출부(D)는, 제2 레벨 변환부(570)에서 출력되는 출력전압(vc2)을 감지한다. 감지된 출력전류(ic2)와 출력전압(vc2)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 제1 레벨 변환부(530) 및 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 제1 레벨 변환부(530) 및 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
특히, 제어부(550)는, 제1 레벨 변환부(530)의 제1 레벨 변화량이, 제2 레벨 변환부(570)의 제2 레벨 변화량 보다 더 크도록 설정할 수 있다.
특히, 제1 레별 변화량이 제2 레벨 변화량 보다 더 크도록 함으로써, 제1 레벨 변환부(530)에서 전압 레벨을 크게 변화시키고, 제2 레벨 변환부(570)에서 미세 조정을 수행할 수 있게 된다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전류(ic1) 및 입력 전압(vc1)에 기초하여 입력 전력을 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(550)는, 입력 전력과 목표 전력과 비교하여, 제1 레벨 변환부(530)의 제1 레벨 변화량을 연산할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 제1 레벨 변환부(530)로부터의 변환 전류(ic2) 및 변환 전압(vc2)에 기초하여 변환 전력을 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(550)는, 변환 전력과 목표 전력과 비교하여, 제2 레벨 변환부(570)의 제2 레벨 변화량을 연산할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 제2 레벨 변환부(570)로부터의 출력 전류(ic3) 및 출력 전압(vc3)에 기초하여 출력 전력을 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(550)는, 출력 전력과 목표 전력과 비교하여, 제1 레벨 변환부(530)의 제1 레벨 변화량 또는 제2 레벨 변환부(570)의 제2 레벨 변화량을 연산할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 목표 전력과 입력 전력 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 제1 레벨 변환부(530)의 출력 전력이 목표 전력에 매칭되도록, 제1 레벨 변환부(530)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 제2 레벨 변환부(570)에서 미세 조정이 수행되므로, 목표 전력과 입력 전력 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 제1 레벨 변환부(530)의 출력 전력이 목표 전력에 매칭되도록, 제1 레벨 변환부(530)를 위주로 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 입력부(450)로부터의 목표 전력 정보를 수신하고, 수신된 목표 전력 정보에 기초하여, 제1 레벨 변환부(530)에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록, 제1 레벨 변환부(530)를 제어할 수 있다.
또는, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록, 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에 대한, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 제1 레벨 변환부(530) 또는 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에 대한, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 관련하여, 제어부(550)는, 전력 매칭을 위해, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 제2 레벨 변환부(570)에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어할 수 있다.
특히, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전류 및 입력 전압에 기초하여 입력 전력을 연산하고, 입력 전력과 목표 전력의 차이에 기초하여, 제2 레벨 변환부(570)에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전류 및 입력 전압에 기초하여 입력 전력을 연산하고, 목표 전력과 입력 전력 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 제2 레벨 변환부(570)의 출력 전력이 목표 전력에 매칭되도록, 제2 레벨 변환부(570)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 목표 전력을 설정하는 입력부(450)로부터의 목표 전력 정보(Stp)를 수신하고, 수신된 목표 전력 정보(Stp)에 기초하여, 제2 레벨 변환부(570)에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어할 수 있다.
한편, 목표 전력은 인접하는 태양광 모듈의 출력 전력에 대응할 수 있다. 이러한 목표 전력은, 인접하는 태양광 모듈로부터 전력선 통신을 통해 수신할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록 제어할 수 있다.
도 5b는 도 3의 태양광 모듈 내의 전력 매칭부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 태양광 모듈 내의 전력 공급부(400b)는, 바이패스 다이오드부(510)와 전력 매칭부(500b)를 구비할 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510)와 전력 매칭부(500b)는, 도 8b와 같이, 정션 박스(200) 내에 함께 배치되는 것이 가능하나, 이와 달리, 도 8d와 같이, 분리되어 배치되는 것도 가능하다. 즉, 바이패스 다이오드부(510)는, 정션 박스(200)에 배치되고, 전력 매칭부(500b)는, 제2 정션 박스(201)에 배치될 수 있다.
한편, 도 5b의 전력 매칭부(500b)는, 도 5a의 전력 매칭부(500a)와 유사하나, 제1 레벨 변환부(530)의 입력단에 배치되며, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력 전압의 분배 및 선택을 위한 전압 선택부(585)를 더 구비하는 것에 그 차이가 있다.
즉, 전압 선택부(585)에 의해, 설정된 목표 전력에 대응하는 전압이, 제1 레벨 변환부(530)의 입력단에 입력될 수 있다.
이를 위해, 전압 선택부(585)는 복수의 스위칭 소자 및 복수의 비교기를 구비할 수 있으며, 제어부(550)로부터의 선택 신호에 기초하여, 복수의 전압 레벨 중 선택되는 전압 레벨에 대응하는 스위칭 소자, 및 비교기가 동작하여, 해당하는 전압 레벨을 출력할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5a의 전력 매칭부의 내부 회로도의 다양한 예를 예시한 도면이다.
먼저, 도 6a는, 도 5a의 전력 매칭부(500a)에 대응하는 전력 매칭부(500aa)를 예시한다.
전력 매칭부(500aa)는, 복수의 저항 소자((Ra,Rb)를 포함하는 제1 레벨 변환부(530a),탭 인덕터 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570a)를 구비할 수 있다.
특히, 가변 저항 소자(Rb)가, 입력부(450)의 입력 신호(Stp)에 대응하는 가변 신호(Srb)에 의해, 저항값이 가변되며, 이에 따라, 제1 레벨 변환부(530a)에서 레벨 변화된 직류 전압이 출력될 수 있다.
한편, 탭 인덕터 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570a)는, 제1 레벨 변환부(530a) 보다 변화량이 작은, 미세 레벨 변화된 직류 전압을 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 탭 인덕터 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570a)를 제어할 수 있다.
제2 레벨 변환부(570a), 즉 탭 인덕터 컨버터는, 탭 인덕터(T), 탭 인덕터(T)와 접지단 사이에 접속되는 스위칭 소자(S1), 탭 인덕터의 출력단에 접속되어, 일방향 도통을 수행하는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
한편, 다이오드(D1)의 출력단, 즉 캐소드(cathod)과 접지단 사이에, dc단 커패시터(미도시)가 접속될 수 있다.
구체적으로 스위칭 소자(S1)는, 탭 인덕터(T)의 탭과 접지단 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 탭 인덕터(T)의 출력단(2차측)은 다이오드(D1)의 애노드(anode)에 접속될 수 있다.
한편, 탭 인덕터(T)의 1차측과 2차측은 반대의 극성을 가진다. 한편, 탭 인덕터(T)는, 스위칭 트랜스포머(transformer)로 명명될 수도 있다.
한편, 제2 레벨 변환부(570) 내의 스위칭 소자(S1)는, 제어부(550)로부터의 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작할 수 있다. 이에 의해, 레벨 변환된 직류 전원이 출력될 수 있다.
다음, 도 6b는, 도 5a의 전력 매칭부(500a)에 대응하는 전력 매칭부(500ab)를 예시한다.
전력 매칭부(500ab)는, 복수의 저항 소자((Ra,Rb)를 포함하는 제1 레벨 변환부(530b), 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570b)를 구비할 수 있다.
특히, 가변 저항 소자(Rb)가, 입력부(450)의 입력 신호(Stp)에 대응하는 가변 신호(Srb)에 의해, 저항값이 가변되며, 이에 따라, 제1 레벨 변환부(530b)에서 레벨 변화된 직류 전압이 출력될 수 있다.
한편, 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570b)는, 제1 레벨 변환부(530b) 보다 변화량이 작은, 미세 레벨 변화된 직류 전압을 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570b)를 제어할 수 있다.
한편, 제2 레벨 변환부(570b), 즉 벅 컨버터는, 서로 직렬 접속되는 스위칭 소자(Sa), 인덕터 소자(La), 다이오드 소자(Db), 스위칭 소자(Sa)와 인덕터 소자(La) 사이에 구비되는 다이오드 소자(Da), 인덕터 소자(La)와 다이오드 소자(Db) 사이에 구비되는 커패시터 소자(Cx)를 구비할 수 있다.
한편, 제2 레벨 변환부(570) 내의 스위칭 소자(Sa)는, 제어부(550)로부터의 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작할 수 있다. 이에 의해, 레벨 변환된 직류 전원이 출력될 수 있다.
다음, 도 6c는, 도 5a의 전력 매칭부(500a)에 대응하는 전력 매칭부(500ac)를 예시한다.
전력 매칭부(500ac)는, 탭 인덕터 컨버터를 포함하는 제1 레벨 변환부(530c), 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570c)를 구비할 수 있다.
특히, 입력부(450)의 입력 신호(Stp)에 대응하는 스위칭 제어 신호(Ss1)에 의해, 듀티가 가변되며, 이에 따라, 제1 레벨 변환부(530c)에서 레벨 변화된 직류 전압이 출력될 수 있다.
한편, 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570c)는, 제1 레벨 변환부(530c) 보다 변화량이 작은, 미세 레벨 변화된 직류 전압을 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 탭 인덕터 컨버터를 포함하는 제1 레벨 변환부(530c) 또는 벅 컨버터를 포함하는 제2 레벨 변환부(570c)를 제어할 수 있다.
한편, 도 6a 내지 도 6c와 달리, 제1 및 제2 레벨 변환부는 다양한 변형이 가능하다.
제1 레벨 변환부는, 복수의 저항 소자, 또는 변압기를 구비할 수 있다. 또는 제1 레벨 변환부는, 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅 부스트 컨버터, 플라이 백 컨버터, 탭 인덕터 컨버터, 포워드 컨버터 등 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 제2 레벨 변환부도 다양한 변형이 가능하며, 예를 들어, 스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅 부스트 컨버터, 플라이 백 컨버터, 탭 인덕터 컨버터, 포워드 컨버터 등 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 도 5b의 전력 매칭부(500b) 내의 제1 레벨 변환부와 제2 레벨 변환부도, 도 5a에 대한 설명에서 기술한 바와 같이, 다양한 변형이 가능하다.
도 7a는 전력 매칭부 내에 배치 가능한 전압 선택부를 예시한 도면이다.
도면을 참조하면, 전압 선택부(585)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 입력전압을 분배하기 위해 사용된다.
이를 위해, 전압 선택부(585)는, 바이패스 다이오드부(510)의 출력단, 즉, 제1 레벨 변환부(530)의 입력단에 부착될 수 있다.
즉, 전압 선택부(585)는, 바이패스 다이오드부(510)와 제1 레벨 변환부(530) 사이에, 전압 선택부(585)가 배치될 수 있다.
전압 선택부(585)는, 도면과 같이, 복수의 스위칭 소자(Swa,Swb,Swc) 및 복수의 비교기(Coma,Comb,Comc)를 구비할 수 있으며, 제어부(550)로부터의 선택 신호(SSwa,SSwb,SSwc)에 기초하여, 복수의 전압 레벨 중 선택되는 전압 레벨에 대응하는 스위칭 소자, 및 비교기가 동작하여, 해당하는 전압 레벨을 출력할 수 있다.
도면에서는, 전압 선택부(585)가, 복수의 전압 선택부(586a,586b,586c)를 구비하고, 각 전압 선택부(586a,586b,586c)는, 도면과 같이, 복수의 스위칭 소자(Swa,Swb,Swc). 복수의 저항 소자 및 비교기(Coma,Comb,Comc)를, 각각 구비하는 것을 예시한다.
한편, 복수의 전압 선택부(586a,586b,586c)의 입력단에, 배치되는 저항 소자 및 다이오드 소자를 더 구비할 수 있다.
도 7b는 도 6a 내지 도 6c의 입력부의 상세한 도면이다.
도면을 참조하면, 입력부(450)는, 목표 전력을 선택하기 위한 조작 버튼(455)을 구비할 수 있다.
조작 버튼(455)을 물리적으로 움직이면, 복수의 목표 전력 중 어느 하나가 선택되고, 입력부(450)는, 해당하는 목표 전력 정보(Stp)를 제어부(550)로 전송할 수 있다.
도면에서는, 복수의 목표 전력의 예로, 21V/6A, , 42V/6A, , 49V/9A, 63V/10A 등을 예시하나, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 1 등의 설명에서 기술한 바에 대응하는, 30V/9A에 대응하는 목표 전력이 더 예시될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 도 5a 내지 도 5b의 전력 매칭부의 배치의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 8a는, 바이패스 다이오드부(510)와 도 5a의 전력 매칭부(500a)가, 정션 박스(200) 내에 함께 배치되는 것을 예시한다. 이때, 전력 매칭부(500a)는, 정션 박스(200) 내에서 탈부착 가능하다.
도 8b는, 바이패스 다이오드부(510)와 도 5b의 전력 매칭부(500b)가, 정션 박스(200) 내에 함께 배치되는 것을 예시한다. 이때, 전력 매칭부(500b)는, 정션 박스(200) 내에서 탈부착 가능하다.
도 8c는, 바이패스 다이오드부(510)에 정션 박스(200)만이 배치되고, 도 5a의 전력 매칭부(500a)는, 제2 정션 박스(201) 내에 배치되는 것을 예시한다. 이때, 전력 매칭부(500a)는, 제2 정션 박스(201) 내에서 탈부착 가능하다. 또는 제2 정션 박스(201)가 태양전지 모듈(100)의 배면에서 탈부착 가능하다.
도 8d는, 바이패스 다이오드부(510)에 정션 박스(200)만이 배치되고, 도 5b의 전력 매칭부(500b)는, 제2 정션 박스(201) 내에 배치되는 것을 예시한다. 이때, 전력 매칭부(500b)는, 제2 정션 박스(201) 내에서 탈부착 가능하다. 또는 제2 정션 박스(201)가 태양전지 모듈(100)의 배면에서 탈부착 가능하다.
도 9는 도 3의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 9을 참조하면, 도 3의 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(150)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), 염료감응형 또는 CdTe, CIGS형 태양전지, 박막 태양전지 등일 수 있다.
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다.
이에 의해, 도 3에서 설명한 바와 같이, 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비할 수 있다.
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 5a에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제2 밀봉재(150)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(150)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(150) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 동작 방법을 도시한 순서도이고, 도 11 내지 도 12b는 도 10의 제어 방법 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 10를 참조하면, 태양광 모듈(50)의 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B)는, 각각 입력 전류(Ic1)와 입력 전압(Vc1)을 검출한다(S910).
제어부(550)는, 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B)에서 검출되는 입력 전류(Ic1)와 입력 전압(Vc1)을 수신할 수 있다.
그리고, 제어부(550)는, 검출되는 입력 전류(Ic1)와 입력 전압(Vc1)에 기초하여, 입력 전력을 연산할 수 있다.
다음, 제어부(550)는, 설정된 목표 전력과 입력 전력과의 차이가 소정치 이상인 지 여부를 판단한다(S930). 그리고, 해당하는 경우, 주변 태양광 모듈과의 매칭을 위해, 목표 전력에 매칭하도록 제어한다(S940).
제어부(550)는, 교체되는 태양광 모듈(50)에 부착되는 전력 매칭부(500a 또는 500b)를 이용하여, 전력 매칭을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2 등에서 기술한 바와 같이, 복수의 태양광 모듈(50a1~50a8) 각각이 270W(=30V(=0.5*60셀)*9A)의 전력을 공급하는 상태에서, 어느 하나의 태양광 모듈(50a5)에 고장이 발생하여, 해당 태양광 모듈(50a5)에 대한 교체가 필요할 경우, 교체되는 태양광 모듈(50) 내의 제어부(550)는, 전력 매칭을 수행할 수 있다.
태양광 모듈(50) 내의 태양전지 모듈(100)이 360W(=36V(=0.5*72셀)*10A)) 공급가능한 경우, 주변의 270W를 공급하는 태양광 모듈에 매칭되도록, 제어부(550)는, 전력 매칭부(500)의 출력 전력을 다운시켜, 최종적으로 270W의 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(550)는, 주변 태양광 모듈이, 60개의 셀을 가진 태양광 모듈로서, 30V의 전압과 9A의 전류를 공급하는 상태에서, 태양광 모듈(50)이 72개의 셀을 가진 태양광 모듈로서, 36V의 전압과 10A의 전류를 공급가능한 경우, 인접 태양광 모듈과의 직렬 접속을 위해, 10A를 9A로 낮추고, 36V를 30V로 낮아지도록 제어할 수 있다.
이에, 고장난 태양광 모듈(50a5) 위치에, 전력 매칭된 태양광 모듈(50)을 대체시킴으로써, 간단하게 교체를 수행할 수 있게 된다. 따라서, 시스템(10)에서 안정적으로 소비 전력이 공급될 수 있게 있게 된다.
한편, 도 11은, 주변 태양광 모듈의 태양전지 모듈에 의한 전압 대비 전력 곡선(VPC1)과, 본 발명의 태양광 모듈(50)의 태양전지 모듈(100)에 의한 전압 대비 전력 곡선(VPC2)를 예시한다.
VPC1과, VPC12를 비교하면, 본 발명의 태양광 모듈(50)의 태양전지 모듈(100)에서 공급가능한 전압 범위가 더 크고, 공급 가능한 전력이 더 큰 것을 알 수 있다.
한편, 주변 태양광 모듈의 전압 대비 전력 곡선(VPC1)에 따르면, 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)에 의해, V1 전압에서, Vmpp1 전압까지는 전력이 증가하므로, 연산된 전력을 갱신하여 저장한다. 그리고, Vmpp1 전압에서, V2 전압까지는 전력이 감소하므로, 결국, mpp1지점에서의 Vmpp1 전압에 해당하는 Pmpp1를 최대 전력으로 결정하게 된다.
이에 따라, 인접하는 태양전지 모듈은, 도 12a와 같이, Vmpp1 전압과, Impp1 전류에 따른 Pmpp1의 전력을 공급하게 된다. 여기서, Vmpp1 전압은 대략 30V이고, Impp1 전류는, 대략 9A이며, Pmpp1 전력은 270W일 수 있다.
한편, 본 발명의 태양광 모듈의 전압 대비 전력 곡선(VPC2)에 따르면, 제어부(550)는, 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)을 사용하되, 목표 전력을 고려하여, 출력되는 전압, 및 전류 등을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 주변 태양광 모듈의 목표 전력이, Pmpp1이므로, 제어부(550)는, 출력 전력이 Pmpp1가 되도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(550)는, 도면에서, mpp2 지점을 출력 가능한 지점으로 연산할 수 있다. 이에 따라, 태양광 모듈(50)은 전력 매칭부(500)를 통해, 도 12b와 같이, Vmpp2 전압과, Impp1 전류에 따른 Pmpp1의 전력을 공급할 수 있다. 여기서, Vmpp2 전압은 대략 29.7V이고, Impp1 전류는, 대략 9A이며, Pmpp1 전력은 대략 267W일 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈; 및
    상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 가변하여 출력하는 전력 매칭부;를 포함하고,
    상기 전력 매칭부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부;
    상기 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부;
    상기 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 상기 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하며,
    상기 제1 레벨 변화량이 상기 제2 레벨 변화량 보다 더 크며,
    상기 전력 매칭부는,
    상기 제1 레벨 변환부의 입력단에 배치되며, 상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 분배 및 선택을 위한 전압 선택부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 매칭부는,
    상기 제1 레벨 변환부에 입력되는 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 출력되는 변환 전류를 검출하는 변환 전류 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 출력되는 변환 전압을 검출하는 변환 전압 검출부;
    상기 제2 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 제2 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 상기 입력 전류 및 상기 입력 전압에 기초하여 상기 입력 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 전력과 상기 입력 전력 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 상기 제1 레벨 변환부의 출력 전력이 상기 목표 전력에 매칭되도록, 상기 제1 레벨 변환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레벨 변환부는,
    상기 제1 레벨 변환부의 출력단에 배치되며, 상기 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 안정화하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레벨 변환부는,
    복수의 저항 소자, 또는 변압기를 구비하며, 상기 설정된 목표 전력에 기초하여, 상기 입력 전압에 대한 전압 분배를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    목표 전력을 설정하는 입력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력부로부터의 목표 전력 정보를 수신하고, 상기 수신된 목표 전력 정보에 기초하여, 상기 제1 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 입력받는 적어도 하나의 바이패스 다이오드를 구비하는 정션 박스;를 더 포함하고,
    상기 전력 매칭부는, 상기 정션 박스 내에 탈부착 되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 입력받는 적어도 하나의 바이패스 다이오드를 구비하는 정션 박스; 및
    상기 정션 박스와 다른 제2 정션 박스;를 더 포함하고,
    상기 전력 매칭부는, 상기 제2 정션 박스 내에 구비되며,
    상기 제2 정션 박스는, 상기 태양전지 모듈의 배면에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 목표 전력은
    인접하는 태양광 모듈의 출력 전력에 대응하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 상기 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  12. 태양전지 모듈의 배면에 탈부착 가능한 전력 매칭 장치로서,
    태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 레벨을 변환하는 제1 레벨 변환부;
    상기 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 제2 레벨로 변환하여 출력 전압을 출력하는 제2 레벨 변환부;
    상기 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하는 제어부;
    상기 제1 레벨 변환부의 입력단에 배치되며, 상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전압의 분배 및 선택을 위한 전압 선택부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 입력 전력에 기초하여, 설정된 목표 전력으로의 매칭을 위해, 설정된 제1 레벨 변화량, 및 제2 레벨 변화량에 각각 대응하여, 상기 제1 레벨 변환부 및 제2 레벨 변환부를 제어하며,
    상기 제1 레벨 변화량이 상기 제2 레벨 변화량 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 레벨 변환부에 입력되는 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 출력되는 변환 전류를 검출하는 변환 전류 검출부;
    상기 제1 레벨 변환부에 출력되는 변환 전압을 검출하는 변환 전압 검출부;
    상기 제2 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
    상기 제2 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 상기 입력 전류 및 상기 입력 전압에 기초하여 상기 입력 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 전력과 상기 입력 전력 사이의 차이가 소정치 이상인 경우, 상기 제1 레벨 변환부의 출력 전력이 상기 목표 전력에 매칭되도록, 상기 제1 레벨 변환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 레벨 변환부는,
    상기 제1 레벨 변환부의 출력단에 배치되며, 상기 제1 레벨 변환부에서 변환된 전압의 레벨을 안정화하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 레벨 변환부는,
    복수의 저항 소자, 또는 변압기를 구비하며, 상기 설정된 목표 전력에 기초하여, 상기 입력 전압에 대한 전압 분배를 수행하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  17. 삭제
  18. 제12항에 있어서,
    목표 전력을 설정하는 입력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력부로부터의 목표 전력 정보를 수신하고, 상기 수신된 목표 전력 정보에 기초하여, 상기 제1 레벨 변환부에서 출력되는 출력 전압의 레벨이 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 목표 전력은
    인접하는 태양광 모듈의 출력 전력에 대응하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 상기 목표 전력에 대응하는 지점을 산출하며, 산출된 지점에 대응하는 출력 전압을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 매칭 장치.
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