KR101843552B1 - 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템 - Google Patents

인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인터버 유효전압범위 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있도록 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 인버터가 동작하는 유효 전압 범위를 참조하여, 설정된 유효전압 범위 이내의 전력을 생산하는 태양전지어레이는 바이패스시켜 인버터에 연결하고, 유효전압범위 이하의 전력을 생산하는 태양전지어레이들을 직렬연결하여 유효전압범위에 속하도록 직렬연결 조합을 구성하여 인버터에 연결하고, 직렬연결 조합에 참여하지 않는 태양전지어레이의 생산 전력을 배터리부에 저장함과 동시에 보상전원으로 이용함으로써, 전압 안정성을 부여하며, 인터버 유효전압범위 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있는 효과를 발휘한다.

Description

인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템{A sunlight generation system for recycling electric power of less than inverter active voltage}
본 발명은 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터 동작 유효전압 범위에서 전압 안정성을 부여하며, 전력 생산이 불가능한 인터버 유효전압 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있도록 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전시스템은 태양전지 모듈에서 태양광을 이용해 발생된 전기(DC)를 인버터에서 직류(AC)로 변환하고, 교류배전반에서 승압(380V ~ 22.9kV)하여 한국전력 배전계통(KEPCO)을 통해 전력계통으로 전량 역송하고 있다.
태양광 발전시스템은 현재 중소형 발전 설비뿐만 아니라, 대형 발전설비에도 적용이 증가하고 있는 추세이다.
또한, 간헐적인 발전 특성을 갖는 풍력 및 태양광과 같은 신재생에너지원의 획기적인 보급확대를 위해서는 출력변동이 심한 발전출력의 전력품질 개선이 절실히 요구된다.
이러한 전력품질 저하문제를 방지하기 위해 전력회사는 계통운영 여건에 적합한 계통연계 기준(Grid Code)을 제정하여 운영하고 있다.
특히, 신재생에너지 발전원의 보급비율이 높은 유럽의 전력회사는 대규모 발전단지가 동시에 전력계통에서 탈락하여 계통안정도를 무너뜨리는 것을 방지하기 위해 LVRT 연계기준을 제정하여 전력계통에 순간 고장이 발생하여도 규정된 시간이내에서는 출력발전기가 계통에서 탈락하지 않고 발전을 지속하도록 규정하고 있다.
우리나라의 경우에는 일반 전기사용자의 안정적인 전기품질 확보를 위해 계통연계 기준을 운영하고 있으며 최근 분산전원 사업자들이 사업비 부담을 줄이기 위해 공용선로에 연계할 수 있는 분산전원의 한계용량 확대를 요구하는 상황이므로 이러한 한계점을 극복할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
특히 태양광 발전의 효율은 크게 세 개의 요인에 영향을 받는다.
PV(Photovoltaic) 패널의 효율, 인버터의 효율, 및 최대전력점 추종(MPPT) 알고리즘의 효율이다.
이 중 새로운 제어 알고리즘으로 최대전력점(MPP)을 추종하는 것은 다른 효율을 증가시키는 것에 비해 보다 쉽고 비용이 적게 요구된다고 할 수 있다.
PV 어레이는 발생된 전력이 최대가 되는 유일한 점을 가진 비선형 전압-전류 특성이 있기 때문에 MPPT 알고리즘이 필요하다.
상기 최대전력점(MPP)은 패널의 온도와 일사량 조건에 달려있다.
두 조건 다 낮에는 변화하고 계절에 따라서 다르다.
게다가 일사량은 구름과 같은 대기의 상태에 따라 변화하기 때문에 급속하게 바뀔 수도 있다.
예를 들어, 일반적인 인버터는 최대전력 추종 전압(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 범위 내에서 동작을 하게 되는데, 즉 최소전압과 최대전압의 범위내에서 동작하게 된다.
이렇게 생성된 전압 크기는 인버터에서 전력을 생산할 수 있는 유효 전압 범위(MPPT범위)에 도달해야 비로소 전력 생산이 이루어지는데, 상기 유효전압은 태양이 일정고도 이상의 밝기에 도달해야 가능하다.
이러한 이유로, 일출에서 일정고도에 이르기 전과 일정고도 이하에서 일몰까지 구간에서는 전력 생산이 이루어지지 않는 문제점이 있어, 이를 극복하기 위한 다양한 기술들이 대두 되어 왔다.
그러나, 이러한 종래의 기술들은 전력 생산 시간을 일부 연장시키는 효과는 가져왔으나, 이 또한 일정 크기 이상의 전력 출력이 필요하였고, 그 이하의 전력은 버려지는 문제점이 있었다.
따라서, 인버터 동작 최저 전압 범위에서 전압 안정성을 부여하며, 전력 생산이 불가능한 인터버 유효전압 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있도록 하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한국공개특허 : 제10-2014-0113845호
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 제1 과제는 인버터가 동작하는 유효 전압 범위의 최저 전압을 참조하여, 설정된 최저전압허용치 범위를 초과하는 태양전지어레이에서 제공된 전압을 인버터에 제공하며, 어느 한 태양전지어레이에서 제공된 전압이 설정된 유효전압 범위 이하일 경우에는 해당 태양전지어레이의 출력을 같은 상황에 있는 다른 한 태양전지어레이의 출력과 연결 시켜 유효한 인버터 동작 유효전압을 제공하도록 하는데 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 제2 과제는 인버터가 동작하는 유효 전압 범위의 최저 전압을 참조하여, 설정된 최저전압허용치 범위를 초과하는 태양전지어레이에서 제공된 전압을 인버터에 연결하며, 유효전압 범위 이하의 전압을 제공하는 태양전지어레이들을 판단하여 최저전압허용치 범위를 초과하도록 태양전지어레이들을 조합시키며, 조합된 태양전지어레이들에서 제공되는 전압을 어느 한 인버터에 제공하도록 하는데 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 제3 과제는 배터리부를 구성함으로써, 최적조합컨트롤러의 제어에 따라 조합에 참여하지 못한 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이들로부터 제공되는 전압을 배터리부에 저장하여 재사용 하도록 하는데 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 제4 과제는 보상전압공급부를 구성하고 인버터에 제공되는 전압에 보상전압을 제공함으로써 변동성 전압을 방지하여 인버터에 안정된 전압 공급이 가능하도록 하는데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이를 직렬 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 직렬 연결된 태양전지어레이(100)들을 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A);를 포함하는 최적조합수단(200A)과;
제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 인버터가 동작하는 유효 전압 범위의 최저 전압을 참조하여, 설정된 최저전압허용치 범위를 초과하는 태양전지어레이에서 제공된 전압을 인버터에 제공하며, 어느 한 태양전지어레이에서 제공된 전압이 설정된 유효전압 범위 이하일 경우에는 해당 태양전지어레이의 출력을 같은 상황에 있는 다른 한 태양전지어레이의 출력과 연결 시켜 유효한 인버터 동작 유효전압을 제공하도록 함으로써, 전압 안정성을 제공하게 된다.
또한, 인버터가 동작하는 유효 전압 범위의 최저 전압을 참조하여, 설정된 최저전압허용치 범위를 초과하는 태양전지어레이에서 제공된 전압을 인버터에 연결하며, 유효전압 범위 이하의 전압을 제공하는 태양전지어레이들을 판단하여 최저전압허용치 범위를 초과하도록 태양전지어레이들을 조합시키며, 조합된 태양전지어레이들에서 제공되는 전압을 어느 한 인버터에 제공하도록 함으로써, 전압 안정성을 부여하며, 전력 생산이 불가능한 인터버 최저 전압 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 배터리부를 구성함으로써, 최적조합컨트롤러의 제어에 따라 조합에 참여하지 못한 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이들로부터 제공되는 전압을 배터리부에 저장하도록 함으로써, 버려지는 전력을 활용할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 보상전압공급부를 구성하고 인버터에 제공되는 전압에 보상전압을 제공함으로써 변동성 전압을 방지하여 인버터에 안정된 전압 공급이 가능한 효과를 발휘한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 전체 구성도.
도 2는 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 최적조합수단(200)을 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 최적조합컨트롤러(230)의 블록도.
도 4는 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 제1,2제어신호에 의한 동작 예시도.도 5는 제2 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 전체 구성도.
도 6은 제3 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 전체 구성도.
도 7은 제2 실시예 또는 제3 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 최적조합컨트롤러를 나타낸 블록도.
도 8은 제2 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 제1,2제어신호에 의한 동작 예시도.
도 9는 제3 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 제3제어신호에 의한 동작 예시도.
도 10은 제3 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 보상전압공급부의 제어에 따라 배터리부에 저장된 전압을 공급하는 예시도.
도 11은 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 제3제어신호에 의한 동작 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시 예에서 개시되는 "포함하다", "구비하다" 또는 '이루어지다"등의 용어들은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시 예에서 개시되는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은 인버터 동작 유효전압의 최저 전압 범위에서 전압 안정성을 부여하며, 전력 생산이 불가능한 인터버 유효전압 이하에서 버려지는 전력을 사용할 수 있도록 하는 특징을 제공한다.
본 과제를 해결하기 위하여, 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지 어레이 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230)를 포함하는 최적조합수단(200)과;
제2스위치부(220)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 최적조합컨트롤러(230)는,
인버터의 유효전압범위 정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231);
태양전지어레이(200)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들의 출력단을 상호 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 조합별로 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A);를 포함하는 최적조합수단(200A)과;
제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 최적조합컨트롤러(230A)는,
인버터의 유효전압범위 정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터(300)로 연결하거나 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하기 위한 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A),
인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)가 생산한 전력을 저장하는 배터리부(240A)를 포함하는 최적조합수단(200A)과;
제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 최적조합컨트롤러(230A)는,
인버터의 유효전압범위 정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);
인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하도록 하는 제3 제어신호를 생성하여 제3스위치부(260A)로 제공하는 제3제어신호생성부(236A);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제3 실시예의 부가적인 양태에 따라, 상기 최적조합수단(200A)은,
바이패스 되어 해당 인버터에 연결되는 태양전지어레이(100)의 출력전압 또는 출력단이 연결된 태양전지어레이(100) 조합의 출력전압이 인버터 유효전압범위 중 설정된 범위에 속하는 경우,
바이패스 되어 해당 인버터에 연결되는 태양전지어레이(100)의 출력전압 또는 출력단이 연결된 태양전지어레이(100) 조합의 출력전압에 배터리부(240A)에 저장된 전원을 이용하여 보상전압을 인가하는 보상전압공급부(250A);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 전체 구성도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 최적조합수단(200)을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100), 최적조합수단(200), 인버터(300)를 포함하여 구성되며, 인버터에서 처리된 전력은 분전반으로 제공된다.
상기 태양전지어레이(100)는 다수의 태양전지모듈로 구성되며, 각각의 태양전지어레이(100)는 해당 인버터가 배정되어 있으며, 정상적인 경우 각각 해당 인버터로 연결되게 된다.
예를 들어, 제1태양전지어레이는 제1인버터와 연결되며, 제2태양전지어레이는 제2인버터와 연결되는 것이다.
상기 최적조합수단(200)은 제1스위치부(210)와 제2스위치부(220)와 최적조합컨트롤러(230)를 포함하도록 구성되어, 상기 태양전지어레이(100)들 중 일부는 바이패스시켜 인버터에 연결하거나, 상기 태양전지어레이(100)들 중 일부는 출력단을 상호 연결하고 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 인버터에 연결한다.
상기 제1스위치부(210)는 최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 어느 한 태양전지어레이와 다른 태양전지어레이 의 출력단 연결을 수행하거나 바이패스를 수행하는 것이다.
상기 제2스위치부(220)는 최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터로 연결하기 위한 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 제2스위치부(220)는 제1스위치부(210)와 인버터 사이에 구성되어 최적조합컨트롤러(230)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)의 출력이나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로 제공하게 된다.
본 발명에서 설명하고 있는 제1스위치부(210) 및 제2스위치부(220)는 릴레이스위치로 구성되거나, 디지털스위치부로 구성될 수도 있으며, 현장 여견에 따라 어느 한 스위치로 구성하게 된다.
이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 최적조합컨트롤러(230)는 인버터(300)가 동작하는 설정된 유효 전압 범위 정보를 참조하여, 설정된 유효전압 범위의 출력 전압을 갖는 어느 한 태양전지어레이는 제1스위치부(210)와 제2스위치부(220)의 스위치들을 동작시켜 어느 한 인버터로 바이스패스 되게 연결하는데, 이는 설정된 인버터 유효전압 범위의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 안정적인 전압 공급이 가능하므로 바로 어느 한 인버터로 연결하게 되는 것이다.
반면에, 출력전압이 설정된 인버터 유효전압 범위 이하의 출력 전압을 갖는 어느 한 태양전지어레이는 제1스위치부(210)의 스위치를 동작시켜 같은 상황에 있는(설정된 유효전압 범위 이하의 출력 전압을 갖는) 다른 한 태양전지어레이와 출력단을 상호 연결시키고, 제2스위치부(220)의 스위치를 동작시켜 출력단이 연결된 태양전지어레이들을 연결 조합별로 해당 인버터에 제공하는 것을 특징으로 한다.
즉, 제1스위치부(210)를 동작시켜 설정된 유효전압 범위 이하의 출력 전압을 갖는 태양전지어레이들의 출력단을 상호 연결시키고, 출력단이 연결되어 출력전압이 설정된 유효전압 범위로 된 출력단이 연결된 태양전지어레이들의 출력을 어느 한 인버터에 제공하기 위한 것이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 최적조합컨트롤러(230)의 일례를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 최적조합컨트롤러(230)는,
인버터의 유효전압범위 정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231);
태양전지어레이(200)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들의 출력단을 상호 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235);를 포함하여 구성된다.
구체적으로 설명하면, 상기 유효전압범위정보저장부(231)에는 인버터의 동작 유효 전압 범위 정보와 최저전압허용치 범위 정보가 적어도 포함되도록 저장된다.
예를 들어, 인버터의 동작 유효 전압 범위 정보는 400V ~ 800V라는 정보로 저장될 수 있고, 최저전압허용치 범위 정보는 350V ~ 400V라는 정보로 저장될 수 있으며, 상기 최저전압허용치 범위 정보는 관리자에 의해 설정되는 전압값으로 그 범위를 현장 여건이나 관리 여건에 따라 조절이 가능하다.
상기 전압검출부(232)는 각각의 태양전지어레이에서 제공되는 전압 즉, 각각의 태양전지어레이의 출력단 전압을 검출하는 기능을 수행하게 된다.
상기 전압값비교부(233)는 전압검출부에 의해 검출된 전압값들을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하게 된다.
상기 제1제어신호생성부(234)는 전압값비교부에 의한 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들은 출력단을 상호 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공한다.
상기 제2제어신호생성부(235)는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들은 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공한다.
상기와 같은 구성에 의해, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 해당 인터버터로 바이패스 되어 연결되고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들은 상호 출력단이 연결되어 유효전압범위 이내의 출력전압을 갖도록 연결된 후 해당 인버터로 연결되는 것이다.
이로 인해, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들도 조합을 이루어 인버터에 연결되어 전력 생산에 참여할 수 있게 되어 유효전압범위 이하의 출력전압을 생산하는 태양전지어레이들이 생산하는 전력도 낭비되지 않는 효과를 발생시킨다.
즉, 상술한 바와 같이 제1 실시예의 상기 제1 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 상호 연결시키는 신호이고, 상기 제2 제어신호는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 상호 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 신호인 것을 특징으로 한다.
도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)의 출력전압값이 500V라면, 400V ~ 800V라는 유효전압 범위 이내의 출력전압 값이어서 제1제어신호생성부(234)는 제1스위치부(210)의 스위치(210a)를 동작시키지 않도록 하는 제1제어신호를 제공하고, 제2제어신호생성부(235)는 제2스위치부(220)의 스위치(220a)를 동작시켜 제1태양광어레이를 해당 인버터에 연결시키게 하는 제2제어신호를 제공하여 해당 인버터에 의한 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)의 출력전압에 대한 전력변환이 수행되도록 한다.
다른 예로 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)의 출력전압값이 800V이므로 이 역시 400V ~ 800V라는 유효전압 범위 이내의 출력전압 값이어서 제1스위치부(210)의 스위치(210d)를 동작시키지 않고, 제2스위치부(220)의 스위치(220d)를 동작시켜 해당 인버터에 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)를 연결하게 된다.
반면, 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)의 출력전압값이 300V라면, 400V ~ 800V라는 유효전압 범위 이하의 출력전압 값이어서, 제1제어신호생성부(234)는 제1스위치부(210)의 스위치(210b)를 동작시켜 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)의 출력단을 상호 연결(병렬 연결 의미)시키도록 하는 제1제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하고, 이후 제2제어신호생성부(235)는 제2스위치부(220)의 스위치(220b)는 동작시키고 스위치(220c)는 동작시키지 않도록 하는 제2제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하여 출력단이 연결된 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)의 출력이 해당 인버터에 연결 되도록 한다.
또한, 본 발명의 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 제1 실시예의 최적조합수단(200)은 도 11,12에 도시된 바와 같이 배터리부(240)와 제3스위치부(260)를 더 포함하고, 최적조합컨트롤러(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 제3제어신호생성부(236)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제3스위치부(260)는 최적조합컨트롤러(230)의 제3 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로의 연결을 유지하거나 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 배터리부(240)로 연결하는 하나 이상의 스위치(230a ~ 230n)를 포함하며,
상기 제3제어신호생성부(236)는 인버터의 입력 전압을 측정하고, 측정한 인버터 입력전압이 인버터 유효전압범위에 속하면 해당 인버터에 연결되어 있는 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터로의 연결을 유지하고, 측정한 인버터 입력전압이 인버터 유효전압범위 미만이면 해당 인버터에 연결되어 있는 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 배터리부(240)로 연결하는 제3제어신호를 생성한다.
도 11과 도 12를 예를 들어, 제3제어신호에 의한 제3스위치부(260)의 동작 특성을 구체적으로 설명한다.
어느 한 시점에서 태양전지어레이로부터 전력을 공급받고 있는 각 인버터(제1인버터(#1-INVERTER), 제2인버터(#2-INVERTER),제4인버터(#4-INVERTER))의 입력전압이 도 11에 도시된 바와 같이 450V, 600V, 350V이고, 인버터의 유효전압범위가 400V ~ 800V라 가정하는 경우,
상기 제3제어신호생성부(236)는 각 인버터(제1인버터(#1-INVERTER), 제2인버터(#2-INVERTER),제4인버터(#4-INVERTER))의 입력 전압을 450V, 600V, 350V로 각각 측정한다.
이후 상기 제3제어신호생성부(236)는 제1인버터와 제2인버터(#1-INVERTER, #2-INVERTER)의 입력전압은 유효전압범위 이내의 값이어서 연결을 그대로 유지하도록 제3스위치부(260)의 스위치(230a,230b)는 동작시키지 않고, 제4인버터(#4-INVERTER)의 입력전압은 유효전압범위 미만의 값이어서 해당 태양전지어레(PV array #4)가 배터리부(240)로 연결되도록 제3스위치부(260)의 스위치(230d)를 동작시키는 제3제어신호를 생성하게 된다.
또 다른 시점에서, 태양전지어레이로부터 전력을 공급받고 있는 각 인버터(제1인버터(#1-INVERTER), 제2인버터(#2-INVERTER),제4인버터(#4-INVERTER))의 입력전압이 도 12에 도시된 바와 같이 350V, 600V, 450V이고, 인버터의 유효전압범위가 400V ~ 800V라 가정하는 경우,
상기 제3제어신호생성부(236)는 제2인버터와 제4인버터(#2-INVERTER, #4-INVERTER)의 입력전압은 유효전압범위 이내의 값이어서 연결을 그대로 유지하도록 제3스위치부(260)의 스위치(230b,230d)는 동작시키지 않고, 제1인버터(#1-INVERTER)의 입력전압은 유효전압범위 미만의 값이어서 해당 태양전지어레(PV array #1)가 배터리부(240)로 연결되도록 제3스위치부(260)의 스위치(230a)를 동작시키는 제3제어신호를 생성하게 된다.
도 5는 제2 실시예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 전체 구성도.
도 5에 도시한 바와 같이, 제2 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은, 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와 제1스위치부(210A), 제2스위치부(220A), 최적조합컨트롤러(230A)를 포함하여 구성되는 최적조합수단(200A) 및 적어도 한 개 이상의 인버터(300A)를 포함하여 구성된다.
구체적으로 제2 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이의 출력단을 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A);를 포함하는 최적조합수단(200A)과;
제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함한다.
상기 태양전지어레이(100A), 제1스위치부(210A), 제2스위치부(220A)는 제1 실시예와 동일한 기능을 제공하므로 구체적인 설명은 생략하겠다.
상기 최적조합컨트롤러(230A)는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 제2스위치부(220A)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들은 출력단을 상호 조합하여 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210A)로 제공하고, 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단 연결에 참여한 태양전지어레이(100)들의 출력단 연결 조합을 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220A)로 제공한다.
특히, 제1 제어신호에 의한 태양전지어레이(100)들의 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 태양전지어레이(100)들의 출력전압 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위의 전압값이 되도록 하는 조합이되, 유효 전압 범위 중 최저전압허용치 범위가 되도록 우선적으로 조합하는 것을 특징으로 하고, 상기 조합은 어느 한 조합에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수가 최소가 되도록 하는 조합인 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 출력단 연결 조합은 연결에 참여하는 최소 개수의 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 도 7에 도시한 바와 같이, 최적조합컨트롤러(230A)는,
인버터의 유효전압 범위정보와 최저전압허용치 범위정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);를 포함하며,
상기 제1 제어신호에 의한 태양전지어레이(100)들의 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 태양전지어레이(100)들의 출력전압 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위의 전압값이 되도록 하는 조합이되, 유효 전압 범위 중 최저전압허용치 범위가 되도록 우선적으로 조합이고 상기 조합은 어느 한 조합에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수가 최소가 되도록 하는 조합인 것을 특징으로 한다.
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구체적으로 설명하면, 상기 유효전압범위정보저장부(231A)에는 인버터의 동작 유효 전압 범위 정보와 최저전압허용치 범위 정보가 적어도 포함되도록 저장된다.
예를 들어, 인버터의 유효 전압 범위 정보는 400V ~ 800V라는 정보로 저장될 수 있고, 최저전압허용치 범위 정보는 350V ~ 400V라는 정보로 저장될 수 있으며, 상기 최저전압허용치 범위 정보는 관리자에 의해 설정되는 전압값으로 그 범위를 현장 여건이나 관리 여건에 따라 조절이 가능하다.
상기 전압검출부(232A)는 각각의 태양전지어레이에서 제공되는 전압 즉, 각각의 태양전지어레이의 출력단 전압을 검출하는 기능을 수행하게 된다.
상기 전압값비교부(233A)는 전압검출부에 의해 검출된 전압값들을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하게 된다.
상기 제1제어신호생성부(234A)는 전압값비교부에 의한 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들은 조합하여 상호 출력단을 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공한다.
특히, 제1제어신호생성부(234A)에 의한 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 출력단 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수를 최소로 하여 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하는 연결 조합인 것을 특징으로 한다.
상기 제2제어신호생성부(235A)는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단 연결에 참여한 태양전지어레이(100)들은 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공한다.
상기와 같은 구성에 의해, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 해당 인터버터로 바이패스 되어 연결되고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들은 출력단 연결을 통해 유효전압범위 이내의 출력전압을 갖도록 하는 연결 조합을 결성하고, 결성된 연결 조합은 조합별로 해당 인버터로 연결되는 것이다.
이로 인해, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들도 인버터에 연결되어 전력 생산에 참여할 수 있게 되어 유효전압범위 이하의 출력전압을 생산하는 태양전지어레이들이 생산하는 전력도낭비되지 않는 효과를 발생시킨다.
도 8을 참조하여 구체적으로 설명하면, 예를 들어 제1~6태양광어레이(도 4의 PV array #1~#6)의 출력전압이 각각 500V, 350V, 200V, 250V, 200V, 700V라고 가정하는 경우,
제1제어신호생성부(234A)는 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이내의 출력전압 값을 갖는 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)는 바이패스 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210a)가 동작 되지 않도록 하고, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖는 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)는 상호 출력단이 연결 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210b)는 동작시키고 스위치(210c)는 동작되지 않도록 하여 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)에 의한 제1 연결 조합을 결성하고, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖는 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)와 제5태양광어레이(도 4의 PV array #5)가 상호 출력단이 연결 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210d)를 동작시켜 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)와 제5태양광어레이(도 4의 PV array #5)에 의한 제2 연결 조합을 결성하고, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이내의 출력전압 값을 갖는 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)는 바이패스 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210e)를 동작되지 않도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210A) 제공한다.
또한, 상기 제2제어신호생성부(235A)는 바이패스 된 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)와 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)가 제1 인버터(#1-INVERTER)와 제6 인버터(#6-INVERTER)에 각각 연결되도록 스위치(220a)와 스위치(220f)를 동작시키고, 출력단이 연결된 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)가 제2인버터(#2-INVERTER)에 연결되도록 스위치(220b)는 동작시키고 스위치(220c)는 동작시키지 않으며, 출력단이 연결된 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)와 제5태양광어레이(도 4의 PV array #5)가 제5인버터(#5-INVERTER)에 연결되도록 스위치(220e)는 동작시키고 스위치(220d)는 동작시키지 않도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220A) 제공한다.
특히, 상기 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수를 최소로 하여 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하는 연결 조합이며,특히, 상기 연결 조합은 연결에 참여하는 최소 개수의 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 것을 특징으로 한다.
상기 예에서, 연결 조합 결성시, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖는 제2~5태양광어레이(도 4의 PV array #2~5)들을 이용하여 결성할 수 있는 출력단 연결은 제2~4태양광어레이들에 의한 연결, 또는 2,4,5 태양광어레이들에 의한 연결, 3~5 태양광어레이들에 의한 연결 조합인 제1조합군일 수 있고, 제2~3 태양광어레이들에 의한 연결, 또는 4,5 태양광어레이들에 의한 연결 조합인 제2조합군일 수 있다.
상기 제1,2조합군에 의해 출력단이 연결 된 태양광어레이들의 출력전압은 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이내의 출력전압 값이어서 유효하지만 제1조합군에 의한 직렬연결 조합은 불필요한 낭비요인이 존재한다.
즉, 제2~5태양광어레이(도 4의 PV array #2~5)들을 이용하여 결성할 수 있는 출력단 연결은 상기 제1조합군의 경우 1개의 연결 조합만이 결성되지만, 상기 제2 조합군의 경우는 2개의 연결 조합이 결성되어 2개의 인버터를 이용하여 전력 변환을 할 수 있는 장점이 생긴다.
따라서, 본원 발명은 출력단 연결 조합시 어느 한 조합의 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수를 최소로 하여 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하되, 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 것을 특징으로 한다.
이로 이해, 태양광어레이에 의해 생산된 전력중 버려지는 전력이 감소하게 되는 경제적 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 제3 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템의 일례를 예시적으로 나타낸 전체 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제3 실시예는 제2 실시예에 비해 최적조합수단(200A)에 추가적으로 배터리부(240A)와 제3스위치부(260A)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 제3 실시 예에 따른 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은,
태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;
최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이들의 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 인버터(300)로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
최적조합컨트롤러(220)의 제3 제어신호에 따라 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하기 위한 하나 이상의 스위치(260a ~ 260n)를 포함하여 구성되는 제3스위치부(260A),
각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호와 제3 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A),
인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)가 생산한 전력을 저장하는 배터리부(240A)를 포함하는 최적조합수단(200A)과;
제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함하며,
상기 제1 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 신호이다.
상기 조합은 어느 한 조합의 출력단 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하되, 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 조합인 것이다.
상기 제2 제어신호는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 상호 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 제3 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하도록 하는 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지어레이(100A), 제1스위치부(210A), 제2스위치부(220A)는 제2 실시예와 동일한 기능을 제공하므로 구체적인 설명은 생략하겠다.
상기 최적조합컨트롤러(230A)는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 제2스위치부(220A)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들은 출력단을 상호 조합하여 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210A)로 제공하고, 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단 연결에 참여한 태양전지어레이(100)들은 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220A)로 제공하고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하도록 하는 제3 제어신호를 생성하여 제3스위치부(260A)로 제공한다.
특히, 상기 조합은 어느 한 조합의 출력단 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하되, 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 조합인 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 도 7에 도시한 바와 같이, 최적조합컨트롤러(230A)는,
인버터의 유효전압범위 정보와 최저전압허용치 범위정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);
인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하도록 하는 제3 제어신호를 생성하여 제3스위치부(260A)로 제공하는 제3제어신호생성부(236A)를 포함한다.
제3 실시예에서 상기 배터리부(240A)를 추가적으로 구성하는 이유는 상기 제2실시예에서 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이 중 출력단 연결 조합에 참여하지 못하는 태양전지어레이가 생길 수 있다. 이 경우 연결 조합에 참여하지 못하는 태양전지어레이가 생산한 전력은 버려지는 낭비 요인이 발생한다. 이러한 낭비 요인을 제거하기 위해 배터리부(240A)를 추가적으로 구성하고, 구성된 배터리부(240A)에 연결 조합에 참여하지 못하는 태양전지어레이가 생산한 전력을 저장하기 위함이다.
도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, 예를 들어 제1~6태양광어레이(도 4의 PV array #1~#6)의 출력전압이 각각 500V, 350V, 200V, 250V, 350V, 250V라고 가정하는 경우,
제1제어신호생성부(234A)는 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이내의 출력전압 값을 갖는 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)는 바이패스 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210a)가 동작 되지 않도록 하고, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖는 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)는 상호 출력단이 연결 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210b)는 동작시키고 스위치(210c)는 동작되지 않도록 하고, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖는 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)와 제5태양광어레이(도 4의 PV array #5)가 상호 출력단이 연결 되도록 제1스위치부(210A)의 스위치(210d)를 동작시키고 스위치(210e)는 동작되지 않도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210A) 제공한다.
특히, 제1제어신호생성부(234A)가 생성한 제1 제어신호에 의한 태양광어레이들의 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 연결에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이 되도록 하되, 태양전지어레이(100)들의 출력전압의 합이 인버터의 최저전압허용치 범위가 되도록 우선 조합하는 조합인 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 인버터 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양광어레이들의 출력전압들이 각각 250V(제1태양광어레이), 350V(제2태양광어레이), 200V(제3태양광어레이), 230V(제4태양광어레이), 280V(제5태양광어레이), 380V(제6태양광어레이)이고, 인버터 유효전압범위가 400V ~ 800V이고, 인버터의 최저전압허용치 범위가 400V ~ 450V라고 가정하는 경우, 제1제어신호생성부(234A)는 우선적으로, 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값이면서 인버터의 최저전압허용치 범위 내에 있는 출력단 연결 조합을 구성한다. 상기 예의 경우는 태양광어레이 3,4번이 해당 연결 조합에 해당한다.
다음으로, 출력전압의 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 값인 조합을 구성한다. 상기 예의 경우는 태양광어레이 1,2번 조합과 태양광어레이 5,6번 조합이 해당한다.
제1제어신호생성부(234A)는 상기와 같은 출력단 연결 조합이 결성되도록 제1스위치부(210A)를 제어하는 제1 제어시신호를 생성하는 것이다.
또한, 상기 제2제어신호생성부(235A)는 바이패스 된 제1태양광어레이(도 4의 PV array #1)가 제1 인버터(#1-INVERTER)에 연결되도록 스위치(220a)를 동작시키고, 출력단이 연결된 제2태양광어레이(도 4의 PV array #2)와 제3태양광어레이(도 4의 PV array #3)가 제2인버터(#2-INVERTER)에 연결되도록 스위치(220b)는 동작시키고 스위치(220c)는 동작시키지 않으며, 출력단이 연결된 제4태양광어레이(도 4의 PV array #4)와 제5태양광어레이(도 4의 PV array #5)가 제5인버터(#5-INVERTER)에 연결되도록 스위치(220e)는 동작시키고 스위치(220d)는 동작시키지 않도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220A) 제공한다.
이때, 400V ~ 800V라는 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값(250V)을 갖는 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)는 출력단 연결에 참여해야 하나, 상기의 연결 조합에 의해 연결에 참여하지 못하게 된다.
본 발명의 제3 실시예는 상기 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)처럼 인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖으며 출력단 연결에 참여하지 못하는 태양광어레이가 생산한 전력을 저장하는 배터리부(240A)를 추가적으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
인버터 유효전압 범위 이하의 출력전압 값을 갖으며 출력단 연결에 참여하지 못하는 태양광어레이가 생산한 전력을 배터리부(240A)에 저장하기 위해, 본 발명의 제3 실시예는 도 9에 도시된 바와 같이 배터리부(240A)와 제3스위치부(260A)가 추가적으로 구성된다.
상기 예에서처럼 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)만이 출력단 연결 조합에 참여하지 못하는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 제3 제어신호에 의해 제3스위치부(260A)의 스위치(230a~230e)는 오프 되고 스위치(230f)만이 온 되어 제6태양광어레이(도 4의 PV array #6)에서 생산된 전력은 배터리부(240A)에 저장된다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 제3 실시예는 최적조합수단(200A)에 추가적으로 보상전압공급부(250A)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 보상전압공급부(250A)는 각 인버터(300)의 입력전압을 검출하고, 검출된 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 경우, 배터리부(240A)에 저장된 전원을 이용하여 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 해당 인버터의 입력단에 보상전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 보상전압공급부(250A)를 구성하는 이유는 일시적인 환경 변화에 의해 발생하는 태양광어레이의 변동성 출력전압의 문제를 해결하기 위함이다.
인버터의 유효전압범위 이내의 정상적인 출력전압을 갖으며 전력을 생산하고 있는 태양광어레이가 일시적인 환경변화에 의해 인버터의 유효전압범위 이하의 출력전압을 일시적으로 갖을 수 있다.
이러한 경우는 전력을 생산할 수 있는 낮 동안 여러 번 반복적으로 일어날 수 있다.
즉, 환경적 영향인 구름 등에 의하여 일시적으로 태양광어레이의 출력전압이 낮아졌다가 다시 정상적인 범위의 출력전압으로 돌아오게 된다. 이는 인버터의 안정적인 전력변환 동작을 곤란하게 만드는 요인으로 작용한다.
본 발명의 제3 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위해 최적조합수단(200A)에 추가적으로 보상전압공급부(250A)를 더 포함하여 구성시키게 된다.
도 10을 참조하여 설명하면, 바이패스 되거나 출력단 연결 조합에 의해 한 인버터에 공급되는 전압이 410V라고 가정하는 경우, 상기 인버터 입력전압인 410V는 인버터 유효전압범위 이내의 값이어서 인버터는 정상적인 전력변환 동작을 수행하게 된다.
그러나 환경적인 외부 요인에 의해 태양광어레이가 출력하는 출력전압이 일시적으로 낮아지게 되면 인버터에 입력되는 전압은 410V 이하가 되어 인버터의 정상적인 전력변환 동작이 수행되지 못한다.
이러한 문제점은 인버터의 입력전압이 인버터 유효전압범위중 최저치 부분에서 일어날 가능성이 크다.
즉, 인버터 유효전압범위가 400V ~ 800V라고 가정하는 경우, 인버터의 입력전압이 400V를 약각 초과하는 범위에 있다면 상기 문제 발생 가능성이 크고, 인버터의 입력전압이 400V를 훨씬 초과하는 경우(예 : 500V 이상)에는 상기 문제 발생 가능성이 작다.
따라서 상기 보상전압공급부(250A)는 각 인버터(300)의 입력전압을 검출하고, 검출된 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 경우, 배터리부(240A)에 저장된 전원을 이용하여 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 해당 인버터의 입력단에 보상전압을 인가한다.
상기에서 설정된 전압범위란 상술한 최저전압허용치 범위를 의미하는 것으로 관리자에 의해 설정되는 전압범위로서 그 범위는 현장 여건이나 관리 여건에 따라 조절이 가능하다.
예를 들어, 설정된 전압범위가 400V ~ 450V이고, 보상전압이 100V라고 가정하는 경우, 각 인버터(300)의 입력전압 중 400V ~ 450V에 속하는 입력전압을 갖는 인버터에 100V의 보상전압을 배터리부(240A)에 저장된 전원을 이용하여 제공하게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이 제1 인버터의 입력전압이 410V인 경우, 보상 전압인 100V를 제공함으로써, 제1인버터의 최종적인 입력전압은 510V가 되어 외부적 변동성이 생겨도 안정되게 전력변환이 이루어지게 되는 것이다.
이상에서 설명된 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로세서에 의해 액세스 가능한 임의의 매체일 수 있다. 이러한 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체 둘 다, 착탈식과 비착탈식 매체, 통신 매체, 저장 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다.
통신 매체는 컴퓨터 판독 가능한 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 반송파 또는 기타 전송 메커니즘 등의 변조된 데이터 신호의 기타 데이터를 포함할 수 있고, 공지된 임의의 기타 형태의 정보 전달 매체를 포함할 수 있다.
저장 매체는 RAM, 플래시 메모리, ROM, EPROM, 전기적으로 소거 가능한 판독 전용 메모리("EEPROM"), 레지스터, 하드 디스크, 착탈식 디스크, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리("CD-ROM"), 또는 공지된 임의의 기타 형태의 저장 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 그 밖의 데이터와 같은 정보를 저장하기 위한 임의의 방법이나 기술로 구현되는 착탈형(removable)과 고정형(non-removable), 및 휘발성과 비휘발성 매체를 포함한다.
이러한 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 다른 고체 메모리 기술, CDROM, 디지털 다용도 디스크(DVD), 또는 다른 광 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 태양전지어레이
200 : 최적조합수단
300 : 인버터

Claims (8)

  1. 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 있어서,

    태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100)와;

    최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이의 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210),
    최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220),
    각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230)를 포함하는 최적조합수단(200)과;

    제2스위치부(220)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300)를 포함하며,
    상기 최적조합컨트롤러(230)는,
    인버터의 유효전압범위 정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231);
    태양전지어레이(200)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232);
    상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233);
    상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 유효전압범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키도록 하는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234);
    바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235);를 포함하고,

    상기 제1 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 연결시키는 신호이고,

    상기 제2 제어신호는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 상호 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 신호인 것을 특징으로 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템.
  2. 삭제
  3. 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 있어서,

    태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;

    최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이의 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
    최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
    각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A);를 포함하는 최적조합수단(200A)과;

    제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함하며,
    상기 최적조합컨트롤러(230A)는,
    인버터의 유효전압범위 정보와 최저전압허용치 범위정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
    태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
    상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
    상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
    바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);를 포함하고,

    상기 제1 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 신호이고,

    상기 제2 제어신호는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 상호 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 신호이며,

    상기 제1 제어신호에 의한 태양전지어레이(100)들의 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 태양전지어레이(100)들의 출력전압 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위의 전압값이 되도록 하는 조합이되, 유효 전압 범위 중 최저전압허용치 범위가 되도록 우선적으로 조합하는 것을 특징으로 하고,
    상기 조합은 어느 한 조합에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수가 최소가 되도록 하는 조합인 것을 특징으로 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템.

  4. 삭제
  5. 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템에 있어서,
    태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하나 이상의 태양전지 모듈로 이루어지는 적어도 한 개 이상의 태양전지어레이(100A)와;

    최적조합컨트롤러(230)의 제1 제어신호에 따라 각각의 태양전지어레이 출력단을 조합별로 연결하거나 또는 제2스위치부(220A)로 바이패스시키기 위한 하나 이상의 스위치(210a ~ 210n)를 포함하여 구성되는 제1스위치부(210A),
    최적조합컨트롤러(220)의 제2 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터(300)로 연결하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)를 포함하여 구성되는 제2스위치부(220A),
    최적조합컨트롤러(220)의 제3 제어신호에 따라 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하기 위한 하나 이상의 스위치(260a ~ 260n)를 포함하여 구성되는 제3스위치부(260A),
    각 태양전지어레이(100)의 출력전압 정보와 인버터(300)의 유효 전압에 대한 정보를 이용하여 제1제어신호와 제2 제어신호와 제3 제어신호를 생성하는 최적조합컨트롤러(230A),
    인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)가 생산한 전력을 저장하는 배터리부(240A)를 포함하는 최적조합수단(200A)과;

    제2스위치부(220A)를 구성하는 하나 이상의 스위치(220a ~ 220n)에 각각 연결되어 각 태양전지어레이(100)에서 생산된 전력을 변환하는 적어도 하나 이상의 인버터를 포함하는 인버터부(300A)를 포함하며,

    상기 최적조합컨트롤러(230A)는,
    인버터의 유효전압범위 정보와 최저전압허용치 범위정보를 포함하여 저장하고 있는 유효전압범위정보저장부(231A);
    태양전지어레이(100A)들의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출부(232A);
    상기 전압검출부에 의해 검출된 태양전지어레이의 출력전압을 유효전압범위정보저장부에 저장된 유효전압 범위와 비교하기 위한 전압값비교부(233A);
    상기 전압값비교부의 비교 결과, 유효전압범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이는 제2스위치부(220)로 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 제1 제어신호를 생성하여 제1스위치부(210)로 제공하는 제1제어신호생성부(234A);
    바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터에 연결하도록 하는 제2 제어신호를 생성하여 제2스위치부(220)로 제공하는 제2제어신호생성부(235A);
    인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)중 출력단 연결에 참여하지 않은 태양전지어레이(100)를 배터리부(240A)로 연결하도록 하는 제3 제어신호를 생성하여 제3스위치부(260A)로 제공하는 제3제어신호생성부(236A);를 포함하며,

    상기 제1 제어신호는 인버터(300)의 유효 전압 범위 내의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)는 바이패스 시키고, 인버터(300)의 유효 전압 범위 이하의 출력전압을 갖는 태양전지어레이(100)들의 출력단을 조합별로 상호 연결시키는 신호이고,

    상기 제2 제어신호는 바이패스 된 태양전지어레이(100)를 해당 인버터로 연결하고, 출력단이 상호 연결된 태양전지어레이(100)들을 출력단 연결 조합별로 해당 인버터로 연결하는 신호이며,

    상기 제1 제어신호에 의한 태양전지어레이(100)들의 출력단 연결 조합은 어느 한 조합의 태양전지어레이(100)들의 출력전압 합이 인버터(300)의 유효 전압 범위의 전압값이 되도록 하는 조합이되, 유효 전압 범위 중 최저전압허용치 범위가 되도록 우선적으로 조합하는 것을 특징으로 하고,
    상기 조합은 어느 한 조합에 참여하는 태양전지어레이(100)들의 개수가 최소가 되도록 하는 조합인 것을 특징으로 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템.
  6. 삭제
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 최적조합수단(200A)은 보상전압공급부(250A)를 더 포함하며,
    상기 보상전압공급부(250A)는 각 인버터(300)의 입력전압을 검출하고, 검출된 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 경우, 배터리부(240A)에 저장된 전원을 이용하여 입력전압이 설정된 전압범위에 속하는 해당 인버터의 입력단에 보상전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 최적조합수단(200)은 배터리부(240)와 제3스위치부(260)를 더 포함하고,
    상기 최적조합컨트롤러(230)는 제3제어신호생성부(236)를 더 포함하며,
    상기 제3스위치부(260)는 최적조합컨트롤러(230)의 제3 제어신호에 따라 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로의 연결을 유지하거나 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 배터리부(240)로 연결하는 하나 이상의 스위치(230a ~ 230n)를 포함하며,
    상기 제3제어신호생성부(236)는 인버터의 입력 전압을 측정하고, 측정한 인버터 입력전압이 인버터 유효전압범위에 속하면 해당 인버터에 연결되어 있는 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 해당 인버터로의 연결을 유지하고, 측정한 인버터 입력전압이 인버터 유효전압범위 미만이면 해당 인버터에 연결되어 있는 바이패스 된 태양전지어레이(100)나 출력단이 연결된 태양전지어레이(100)들을 연결 조합별로 배터리부(240)로 연결하는 제3제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 인버터 유효전압 이하의 전력 재사용을 위한 태양광 발전시스템.
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