KR101869273B1 - 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치는 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈로부터 발생 된 아크(Arc)를 검출하기 위해 태양광 접속반과 인버터 사이에 연결된 전기 공급 선로에서 아크(Arc) 주파수 대역을 가진 전류를 걸러내고, 걸러진 아날로그 신호 형태의 전류를 디지털 데이터로 변환하는 아크 검출 수단과; 상기 아크 검출 수단으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값을 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하고, 고속 푸리에 변환 결과 아크 주파수 대역의 전류 세기(Magnitude)가 설정 레벨을 초과하였을 경우 태양광 모듈로부터 아크가 발생 된 것으로 판단하여 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 제1 통신 수단을 통해 마스터 제어 수단으로 전송하는 슬레이브(Slave) 제어 수단; 태양광 접속반으로부터 누설되는 전류를 검출하기 위해 태양광 접속반과 접지 사이에 연결된 접지 선로를 흐르는 전류를 감지한 다음, 감지된 아날로그 형태의 전류를 디지털 형태의 데이터로 변환하는 누설 전류 검출 수단; 상기 누설 전류 검출 수단으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값이 설정된 전류량을 초과하거나 슬레이브 제어 수단으로부터 아크 발생 플래그 신호를 전달받았을 때 전류 차단 수단을 구동시키기 위한 차단 제어 신호를 전류 차단 수단으로 전송하는 마스터(Master) 제어 수단; 및 상기 마스터 제어 수단으로부터 차단 제어 신호가 입력되었을 때 태양광 접속반으로부터 인버터로 입력되는 전류 흐름을 끊는 전류 차단 수단으로 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 모듈로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반으로부터 누설 전류가 검출되었을 때 태양광 접속반과 인버터 사이의 차단기를 오프(Off)시켜 태양광 접속반으로부터 인버터로 공급되는 전류를 차단하는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전 시스템은 태양 전지판에서 생산된 직류 전류를 교류 전류로 변환한 다음, 변환된 교류 전류를 각 수용가에 공급하는 시스템이다.
상기 태양광 발전 시스템은 일반적으로, 복수 개의 태양 전지 어레이가 갖추어진 태양광 모듈과, 태양광 접속반, 인버터로 구성될 수 있다.
특히, 상기 태양광 접속반에는 급격한 전압이나 전류 변화에 의한 쇼크에 의해 회로가 손상되는 문제와, 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위해 여러 회로 보호 장치들이 장착된다.
한편, 상기 태양광 모듈에서 아크(Arc)가 발생 되면 15ms 내지 25ms 시간 내에 온도와 압력이 최대치에 도달하여 태양광 모듈의 내부 기기가 소손될 수 있으며, 내부 기기의 소손에 의해 2차 피해가 발생될 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 태양광 접속반에서 누설 전류가 발생 되면, 화재로 이어질 수 있고, 감전 사고가 발생 될 수도 있다는 문제점이 있었다.
하지만, 현재 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈이나 태양광 접속반 내에서 아크나 누설 전류가 발생 된다 하더라도 시설 관리자가 태양광 접속반에 대한 현장 상황을 즉각 보고받을 수 없어 태양광 발전 시스템이 소손될 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 아크 및 누설 전류로 인해 인버터로 불안정한 직류 전원이 들어올 경우 인버터로부터 출력되는 교류 전원이 불안정해져 인버터에 연결되는 중요 부하가 오작동될 수 있다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1677930"호의 "누설 전류 및 아크의 감시 기능을 구비한 태양광 접속반"이 출원되어 등록되었는데, 상기 누설 전류 및 아크의 감시 기능을 구비한 태양광 접속반은 태양 전지 어레이로부터 생산된 직류 전원을 취합하여 교류 전원으로 출력하는 태양광 접속반에 있어서, 상기 태양 전지 어레이에서 출력되는 각각의 전력선에 설치되는 스위칭 모듈과; 상기 스위칭 모듈의 2차측에 연결되어 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 인버터의 1차측 전력선 각각에 구비되어 전류를 검출하는 전류 센서; 상기 전류 센서에서 각각 검출된 전류 값에 따라 누설 전류를 검출하는 누설 전류 검출부; 아크 발생을 검출하는 아크 검출부; 및 상기 누설 전류 검출부에서의 누설 전류 검출 결과 누설 전류가 발생 된 것으로 판단되는 경우 또는 상기 아크 검출부에서의 아크 검출 결과 아크가 발생 된 것으로 판단된 경우, 상기 스위칭 모듈을 선택적으로 제어하는 차단부를 포함하여 구성된다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반으로부터 누설 전류가 검출되었을 때 이를 모니터링부에 즉각적으로 알림으로써 문제 부분을 신속하게 복구할 수 있도록 한 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 태양광 모듈로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반으로부터 누설 전류가 검출되었을 경우 태양광 접속반으로부터 인버터로 공급되는 직류 전원을 차단함으로써 인버터로부터 교류 전원을 입력받는 부하가 불안정한 전원에 의해 오작동됨을 방지할 수 있는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치는 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈로부터 발생 된 아크(Arc)를 검출하기 위해 태양광 접속반과 인버터 사이에 연결된 전기 공급 선로에서 아크(Arc) 주파수 대역을 가진 전류를 걸러내고, 걸러진 아날로그 신호 형태의 전류를 디지털 데이터로 변환하는 아크 검출 수단과; 상기 아크 검출 수단으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값을 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하고, 고속 푸리에 변환 결과 아크 주파수 대역의 전류 세기(Magnitude)가 설정 레벨을 초과하였을 경우 태양광 모듈로부터 아크가 발생 된 것으로 판단하여 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 제1 통신 수단을 통해 마스터 제어 수단으로 전송하는 슬레이브(Slave) 제어 수단; 태양광 접속반으로부터 누설되는 전류를 검출하기 위해 태양광 접속반과 접지 사이에 연결된 접지 선로를 흐르는 전류를 감지한 다음, 감지된 아날로그 형태의 전류를 디지털 형태의 데이터로 변환하는 누설 전류 검출 수단; 상기 누설 전류 검출 수단으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값이 설정된 전류량을 초과하거나 슬레이브 제어 수단으로부터 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 전달받았을 때 전류 차단 수단을 구동시키기 위한 차단 제어 신호를 전류 차단 수단으로 전송하는 마스터(Master) 제어 수단; 및 상기 마스터 제어 수단으로부터 차단 제어 신호가 입력되었을 때 태양광 접속반으로부터 인버터로 입력되는 전류 흐름을 끊는 전류 차단 수단으로 이루어질 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치는 태양광 모듈로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반으로부터 누설 전류가 검출되었을 경우 태양광 접속반으로부터 인버터로 공급되는 직류 전원을 차단함으로써 인버터로부터 교류 전원을 입력받는 부하가 불안정한 전원에 의해 오작동됨을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양광 모듈로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반으로부터 누설 전류가 검출되었을 때 이를 모니터링부에 즉각적으로 알림으로써 문제 부분을 신속하게 복구할 수 있도록 한다.
도면 1은 본 발명의 제어 블록도,
도면 2는 아크 검출 수단의 제어 블록도,
도면 3은 시그널 컨디셔너의 제어 블록도,
도면 4는 2차 증폭 및 대역 통과 필터부의 제어 블록도,
도면 5는 옵셋 전압 제공부의 제어 블록도,
도면 6은 옵셋 전압 제공부와 평활부의 제어 회로도,
도면 7은 1차 로우 패스 필터와 회로 보호부, 1차 증폭부, 1차 하이 패스 필터의 제어 회로도,
도면 8은 2차 로우 패스 필터의 제어 회로도,
도면 9는 AC 커플러와, 2차 증폭부, 및 3차 하이 패스 필터의 제어 회로도,
도면 10은 누설 전류 검출 수단의 제어 블록도,
도면 11은 제1 통신 수단의 제어 회로도,
도면 12는 전류 차단 수단의 제어 블록도,
도면 13은 스위치 컨트롤러의 제어 회로도,
도면 14는 전류 측정부의 제어 블록도,
도면 15는 전압 측정부의 제어 블록도,
도면 16은 전압 측정부의 제어 회로도,
도면 17은 온도 센싱 모듈의 제어 블록도.
도면 2는 아크 검출 수단의 제어 블록도,
도면 3은 시그널 컨디셔너의 제어 블록도,
도면 4는 2차 증폭 및 대역 통과 필터부의 제어 블록도,
도면 5는 옵셋 전압 제공부의 제어 블록도,
도면 6은 옵셋 전압 제공부와 평활부의 제어 회로도,
도면 7은 1차 로우 패스 필터와 회로 보호부, 1차 증폭부, 1차 하이 패스 필터의 제어 회로도,
도면 8은 2차 로우 패스 필터의 제어 회로도,
도면 9는 AC 커플러와, 2차 증폭부, 및 3차 하이 패스 필터의 제어 회로도,
도면 10은 누설 전류 검출 수단의 제어 블록도,
도면 11은 제1 통신 수단의 제어 회로도,
도면 12는 전류 차단 수단의 제어 블록도,
도면 13은 스위치 컨트롤러의 제어 회로도,
도면 14는 전류 측정부의 제어 블록도,
도면 15는 전압 측정부의 제어 블록도,
도면 16은 전압 측정부의 제어 회로도,
도면 17은 온도 센싱 모듈의 제어 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치는 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈(1)로부터 발생 된 아크(Arc)를 검출하기 위해 태양광 접속반(11)과 인버터(19) 사이에 연결된 전기 공급 선로에서 아크(Arc) 주파수 대역을 가진 전류를 걸러내고, 걸러진 아날로그 신호 형태의 전류를 디지털 데이터로 변환하는 아크 검출 수단(3)과; 상기 아크 검출 수단(3)으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값을 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하고, 고속 푸리에 변환 결과 아크 주파수 대역의 전류 세기(Magnitude)가 설정 레벨을 초과하였을 경우 태양광 모듈(1)로부터 아크가 발생 된 것으로 판단하여 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 제1 통신 수단(5)을 통해 마스터 제어 수단(7)으로 전송하는 슬레이브(Slave) 제어 수단(9); 태양광 접속반(11)으로부터 누설되는 전류를 검출하기 위해 태양광 접속반(11)과 접지 사이에 연결된 접지 선로(13)를 흐르는 전류를 감지한 다음, 감지된 아날로그 형태의 전류를 디지털 형태의 데이터로 변환하는 누설 전류 검출 수단(15); 상기 누설 전류 검출 수단(15)으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값이 설정된 전류량을 초과하거나 슬레이브 제어 수단(9)으로부터 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 전달받았을 때 전류 차단 수단(17)을 구동시키기 위한 차단 제어 신호를 전류 차단 수단(17)으로 전송하는 마스터(Master) 제어 수단(7); 및 상기 마스터 제어 수단(7)으로부터 차단 제어 신호가 입력되었을 때 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 입력되는 전류 흐름을 끊는 전류 차단 수단(17)으로 이루어질 수 있다.
상기 아크 검출 수단(3)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 고전류를 계측하기 위해 상기 고전류를 고전류에 비례하는 저전류로 변환하는 제1 계측용 변류기(21)와, 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 계측하기 위해 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환한 다음 변환된 전압 신호를 소정 이득 증폭하며 증폭된 전압 신호 중 아크 주파수 대역을 가진 전압 주파수를 걸러내고, 걸러진 전압 신호를 디지털 형태로 변환하기 위해 걸러진 전압 신호의 DC 전압 레벨을 조정하는 시그널 컨디셔너(23)(Signal Conditioner), 및 상기 시그널 컨디셔너(23)로부터 출력되는 아날로그 형태의 전압을 디지털 형태의 데이터로 변환하는 제1 A/D 컨버터(25)(A/D Converter)로 이루어질 수 있다.
상기 시그널 컨디셔너(23)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자 중 어느 하나인 레퍼런스(Reference) 단에 기준 직류(DC) 전압을 공급하는 옵셋(Offset) 전압 제공부(27)와, 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자 중 어느 하나인 레퍼런스 단으로부터 출력되는 교류 성분을 접지로 내보내 레퍼런스 단의 맥동률을 낮추는 평활부(29), 양단이 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자 중 어느 하나인 레퍼런스 단과 다른 하나인 신호 출력단에 연결되어 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환하는 션트(Shunt) 저항(31), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 션트 저항(31)으로부터 출력되는 전압 신호 중 아크 주파수 대역을 초과하는 전압 주파수를 1차 감쇄하는 1차 로우 패스 필터(33)(Low Pass Filter), 상기 1차 로우 패스 필터(33)로부터 출력되는 전압 신호의 상·하한 전압을 제한하여 회로를 보호하는 회로 보호부(35), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 회로 보호부(35)로부터 출력된 신호를 소정 이득(Gain) 증폭하는 1차 증폭부(37), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 1차 증폭부(37)로부터 출력된 신호 중 아크 주파수 대역의 전압 신호를 통과시키고 통과된 아크 주파수 대역의 전압 신호를 2차 증폭하는 2차 증폭 및 대역 통과 필터부(39), 및 상기 2차 증폭 및 대역 통과 필터부(39)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 컨버터(25)로 이루어질 수 있다.
상기 2차 증폭 및 대역 통과 필터부(39)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 상기 1차 증폭부(37)로부터 출력된 신호 중 아크 주파수 대역 미만의 전압 주파수를 1차 감쇄하는 1차 하이 패스 필터(43)(High Pass Filter)와, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 아크 주파수 대역 필터링에 대한 Q 인자(Q-Factor)를 높이기 위해 상기 1차 하이 패스 필터(43)로부터 출력되는 신호 중 아크 주파수 대역 미만의 전압 주파수를 2차 감쇄하는 2차 하이 패스 필터(45), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 아크 주파수 대역 필터링에 대한 Q 인자(Q-Factor)를 높이기 위해 상기 2차 하이 패스 필터(45)로부터 출력되는 신호 중 아크 주파수 대역을 초과하는 전압 주파수를 2차 감쇄하는 2차 로우 패스 필터(47), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 아크 주파수 대역 필터링에 대한 Q 인자를 높이기 위해 상기 2차 로우 패스 필터(47)로부터 출력되는 신호 중 아크 주파수 대역을 초과하는 전압 주파수를 3차 감쇄하는 3차 로우 패스 필터(49), 상기 3차 로우 패스 필터(49)로부터 출력되는 신호 중 직류 성분은 차단하고 교류 성분만을 통과시키는 AC 커플러(51)(Coupler), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, AC 커플러(51)로부터 출력된 신호를 2차 증폭하는 2차 증폭부(53), 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 공급된 직류 전압을 기준 전압으로 하고, 아크 주파수 대역 필터링에 대한 Q 인자를 높이기 위해 상기 2차 증폭부(53)로부터 출력되는 신호 중 아크 주파수 대역 미만의 전압 주파수를 3차 감쇄하는 3차 하이 패스 필터(55), 및 아크 주파수 대역 필터링에 대한 Q 인자를 높이기 위해 상기 3차 하이 패스 필터(55)로부터 출력되는 신호 중 아크 주파수 대역을 초과하는 전압 주파수를 4차 감쇄하는 4차 로우 패스 필터(57)로 이루어질 수 있다.
상기 옵셋(Offset) 전압 제공부(27)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 정전압 공급부(59)로부터 출력된 직류 전압을 분압 출력하는 전압 분배부(61)와, 상기 전압 분배부(61)로부터 출력된 직류 전압이 입출력 임피던스 차에 의해 감쇄됨을 방지하는 옵셋(Offset) 전압 감쇄 방지부(63)로 이루어질 수 있다.
상기 전압 분배부(61)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 입력단이 정전압 공급부(59)의 출력단에 연결된 제1 분압 저항(65)과, 입력단이 제1 분압 저항(65)의 출력단에 연결되고 출력단이 접지된 제2 분압 저항(67)으로 이루어져, 상기 제1 분압 저항(65)의 출력단으로부터 
의 기준 직류 전압이 출력된다.
상기 옵셋 전압 감쇄 방지부(63)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 일단이 제1 오피 앰프(69)의 반전 입력단에 연결되고 타단이 접지되며 1MΩ 이상의 저항값을 갖는 제1 저항(71)과, 일단이 제1 오피 앰프(69)의 출력단에 연결되고 1Ω 이하의 저항값을 갖는 제2 저항(73), 일단이 제1 오피 앰프(69)의 반전 입력단에 연결되고 타단이 제2 저항(73)의 타단에 연결되며 1Ω 이하의 저항값을 갖는 제3 저항(75), 한쪽 전극이 제1 오피 앰프(69)의 반전 입력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제1 오피 앰프(69)의 출력단에 연결되어 전압 분배부(61)로부터 출력되는 직류 전압 중에 포함된 노이즈 성분을 감쇄하는 제1 커패시터(77), 및 비반전 입력단에 전압 분배부(61)로부터 출력된 전압이 공급되는 제1 오피 앰프(69)로 이루어져, 상기 제2 저항(73)의 타단으로부터 전압 분배부(61)로부터 출력된 기준 직류 전압이 출력되고, 전압 분배부(61)로부터 공급되는 기준 직류 전압이 입력 임피던스와 출력 임피던스 차에 의해 감쇄됨을 억제하며, 상기 제2 저항(73)의 타단은 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자 중 어느 하나인 레퍼런스(Reference) 단에 연결된다.
상기 평활부(29)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 한쪽 전극이 옵셋(Offset) 전압 제공부의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 2개 이상의 평활용 커패시터(79)로 구성되어 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단으로부터 출력된 교류 성분을 접지로 내보낸다.
상기 1차 로우 패스 필터(33)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 일단이 상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자 중 어느 하나인 신호 출력단에 연결된 제4 저항(81)과, 한쪽 전극이 제4 저항(81)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제2 커패시터(83)로 이루어져, 상기 션트 저항(31)에 의해 전압으로 변환된 전류 주파수 중 
를 초과하는 주파수 성분을 감쇄한다.
상기 회로 보호부(35)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 일단이 상기 1차 로우 패스 필터(33)의 출력단에 연결된 제5 저항(85)과, 캐소드(Cathode)단이 제5 저항(85)의 타단에 연결되고 애노드(Anode) 단이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제1 다이오드(87), 및 애노드(Anode)단이 제5 저항(85)의 타단에 연결되고 캐소드(Cathode) 단이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제2 다이오드(89)로 이루어져, 상기 1차 로우 패스 필터(33)로부터 출력되는 신호가 상한(上限) 전압이나 하한(下限) 전압을 넘어섰을 때 전압 신호를 클램핑(Clamping)시켜 회로 보호부(35)의 출력단에 연결된 1차 증폭부(37)를 보호한다.
상기 1차 증폭부(37)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 일단이 제2 오피 앰프(91)의 반전 입력단에 연결되고 타단이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제1 기준(Reference) 저항(93)과, 일단이 제2 오피 앰프(91)의 반전 입력단에 연결되고 타단이 제2 오피 앰프(91)의 출력단에 연결된 제1 게인(Gain) 저항(95), 및 비반전 입력단이 회로 보호부(35)의 출력단과 연결된 제2 오피 앰프(91)(opamp)로 이루어져, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 출력된 기준 직류 전압을 기준으로 회로 보호부(35)로부터 출력된 신호를 
배만큼 증폭한다.
상기 1차 하이 패스 필터(43)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 한쪽 전극이 상기 1차 증폭부(37)의 출력단에 연결된 제3 커패시터(97)와, 한쪽 전극이 상기 제3 커패시터(97)의 다른 한쪽 전극에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제3 오피 앰프(101)의 비반전 입력단자에 연결된 제4 커패시터(99), 일단이 상기 제3 커패시터(97)의 다른 한쪽 전극에 연결되고 타단이 제3 오피 앰프(101)의 반전 입력단자에 연결된 제6 저항(103), 일단이 제3 오피 앰프(101)의 비반전 입력단자에 연결되고 타단이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제7 저항(105), 및 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결된 제3 오피 앰프(101)로 이루어져, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 출력된 기준 직류 전압을 기준으로 1차 증폭부(37)로부터 출력되는 전압 주파수 중 
미만의 신호를 감쇄한다.
상기 2차 로우 패스 필터(47)는 도면 8에 도시한 바와 같이, 일단이 상기 2차 하이 패스 필터(45)의 출력단에 연결된 제8 저항(107)과, 일단이 상기 제8 저항(107)의 타단에 연결되고 타단이 제4 오피 앰프(109)의 비반전 입력단자에 연결된 제9 저항(111), 한쪽 전극이 상기 제8 저항(107)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제4 오피 앰프(109)의 반전 입력단자에 연결된 제5 커패시터(113), 한쪽 전극이 제4 오피 앰프(109)의 비반전 입력단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제6 커패시터(115), 및 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결된 제4 오피 앰프(109)로 이루어져, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 출력된 기준 직류 전압을 기준으로 2차 하이 패스 필터(45)로부터 출력되는 전압 주파수 중 
를 초과하는 전압 주파수를 감쇄한다.
상기 AC 커플러(51)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 한쪽 전극이 상기 3차 로우 패스 필터(49)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 상기 2차 증폭부(53)의 입력단에 연결된 직렬 커패시터이다.
상기 2차 증폭부(53)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 일단이 AC 커플러(51)의 출력단에 연결되고 타단이 제5 오피 앰프(117)의 반전 입력 단자에 연결된 제2 기준 저항(119)과, 일단이 제5 오피 앰프(117)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 제5 오피 앰프(117)의 출력 단자에 연결된 제2 게인 저항(121), 한쪽 전극이 제5 오피 앰프(117)의 반전 입력 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제5 오피 앰프(117)의 출력 단자에 연결되어 AC 커플러(51)로부터 입력되는 노이즈 성분을 감쇄하는 노이즈 저감용 커패시터(127), 및 비반전 입력 단자가 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결된 제5 오피 앰프(117)로 이루어져, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 출력된 기준 직류 전압을 기준으로 상기 AC 커플러(51)로부터 출력된 신호를 
배만큼 증폭한다.
상기 3차 하이 패스 필터(55)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 한쪽 전극이 상기 2차 증폭부(53)의 출력단에 연결된 제7 커패시터(129)와, 일단이 제7 커패시터(129)의 다른 한쪽 전극에 연결된 제10 저항(131), 및 일단이 제10 저항(131)의 타단에 연결되고 타단이 옵셋 전압 제공부(27)의 출력단에 연결되며 1Ω 이하의 저항값을 갖는 제11 저항(133)으로 이루어져, 상기 옵셋 전압 제공부(27)로부터 출력된 기준 직류 전압을 기준으로 상기 2차 증폭부(53)로부터 출력된 신호 중 
이상의 전압 주파수를 통과시킨다.
상기 누설 전류 검출 수단(15)은 도면 10에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)과 접지 사이에 연결된 접지 선로(13)를 흐르는 전류를 감지한 다음, 감지된 전류를 전압 신호로 변환하는 제2 계측용 변류기(135)와, 상기 제2 계측용 변류기(135)로부터 출력되는 고주파 노이즈 성분을 감쇄하는 저역 통과 필터(137), 및 상기 저역 통과 필터(137)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 컨버터(139)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 통신 수단(5)은 도면 11에 도시한 바와 같이, 일단이 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트에 연결되고 타단이 접지된 풀다운(Pull-down) 저항(141)과, 일단이 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트에 연결되고 타단이 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드의 애노드 단에 연결된 제12 저항(145); 애노드(Anode)단이 상기 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드의 캐소드(Cathode) 단에 연결되고 캐소드(Cathode) 단이 접지된 제1 LED(147), 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 하이 디지털 신호가 출력되어 적외선 다이오드가 점등되면 포토 트랜지스터가 턴 온(Turn-On)되어 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 접지 연결된 포토 트랜지스터의 에미터 단자가 연결되는 반면, 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 로우 디지털 신호가 출력되어 적외선 다이오드가 소등되면 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn-Off)되어 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 접지 연결된 포토 트랜지스터의 에미터 단자가 연결 해제되는 제1 포토 커플러(143)(Photo Coupler), 일단이 전원 연결되고 타단이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 연결된 풀업(Pull-up) 저항(149), 한쪽 전극이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지되어 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자로부터 출력되는 교류 성분을 접지로 내보내는 제8 커패시터(151), 일단이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결되고 타단이 제2 포토 커플러(155)에 갖추어진 적외선 다이오드의 애노드 단자에 연결된 제13 저항(153), 일단이 제2 포토 커플러(155)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 에미터 단자에 연결된 제14 저항(157), 애노드(Anode) 단이 제14 저항(157)의 타단에 연결되고 캐소드(Cathode) 단이 접지된 제2 LED(159), 및 포트 트랜지스터의 컬렉터 단자가 전원 연결된 제2 포토 커플러(155)를 포함하여, 상기 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 로우(Low) 디지털 신호가 입력되면 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드와 제1 LED(147)가 소등되고 제1 포토 커플러(143)의 포토 트랜지스터는 턴 오프(Turn-Off)되고 제2 포토 커플러(155)의 적외선 다이오드와 제2 LED(159)는 점등되며 제2 포토 커플러(155)의 포토 트랜지스터는 턴 온(Turn-On)되어 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되는 반면, 상기 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 하이(High) 디지털 신호가 입력되면 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드와 제1 LED(147)가 점등되고 제1 포토 커플러(143)의 포토 트랜지스터는 턴 온(Turn-On)되고 제2 포토 커플러(155)의 적외선 다이오드와 제2 LED(159)는 소등되며 제2 포토 커플러(155)의 포토 트랜지스터는 턴 오프(Turn-On)되어 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 로우(High) 디지털 신호가 출력된다.
상기 마스터 제어 수단(7)은 내부 프로그램에 따라 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 하이(High) 신호가 입력되었을 때 아크가 발생 되었다고 감지하거나 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 로우(Low) 신호가 입력되었을 때 아크가 발생 되었다고 감지할 수 있다.
상기 제1 통신 수단(5)은 마스터 제어 수단(7)의 요청에 따라 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 전압이나 전류 또는 태양광 모듈(1)의 아크 발생 여부를 슬레이브 제어 수단(9)으로부터 마스터 제어 수단(7)으로 전송하는 데이터 송수신부를 더 포함한다.
상기 전류 차단 수단(17)은 도면 12에 도시한 바와 같이, 마스터 제어 수단(7)의 제어 신호에 따라 SSR(163)의 입력측 회로에 DC 전원을 공급하거나 DC 전원 공급을 차단하는 스위치 컨트롤러(161)와; 입력측 회로에 DC 전원이 공급되었을 때 태양광 접속반(11)과 인버터(19) 사이에 연결된 차단기의 스위치를 오프(Off)시켜 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 유입되는 전류를 차단시키는 SSR(163)(Solid State Relay)로 이루어질 수 있다.
상기 SSR(163)의 입력측 회로의 플러스(+) 직류 전원 입력단에는 도면 13에 도시한 바와 같이, DC 전원이 공급되고, 상기 스위치 컨트롤러(161)는 일단이 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트(Port)에 연결되고 타단이 NPN 트랜지스터(165)의 베이스(Base) 단자에 연결된 전류 제한용 저항(167)과, 컬렉터(Collector) 단자가 SSR(163)의 입력측 회로의 마이너스(-) 직류 전원 입력단에 연결되고 에미터(Emitter) 단자가 접지되어 상기 전류 제한용 저항(167)을 통해 하이 디지털 신호가 입력되면 턴 온(Turn-On)되어 SSR(163)의 입력측 회로에 DC 전원을 공급하는 반면, 상기 전류 제한용 저항(167)을 통해 로우 디지털 신호가 입력되면 턴 오프(Turn-Off)되어 SSR(163)의 입력측 회로에 DC 전원 공급을 차단하는 NPN 트랜지스터(165)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 유입되는 전류를 측정하는 전류 측정부(169)를 더 포함한다.
상기 전류 측정부(169)는 도면 14에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 유입되는 전류를 센싱한 다음, 센싱 된 전류를 전압 신호로 변환하는 전류 센싱 모듈(171)과, 상기 전류 센싱 모듈(171)로부터 출력되는 전압 신호를 증폭하는 증폭부(173)를 포함한다.
또한, 상기 슬레이브 제어 수단(9)은 증폭부(173)로부터 전달된 아날로그 전압 신호를 디지털 데이터로 변환한 다음, 디지털 데이터를 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 전류로 변환한다.
또, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 직류 전원의 전압을 측정하는 전압 측정부(175)를 더 포함한다.
상기 전압 측정부(175)는 도면 15에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)으로부터 출력되는 직류 고전압을 측정하기 위해 직류 고전압을 소정 비율로 낮춘 전압 감쇄부(177)와, 상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 소정 레벨을 넘어서지 않도록 제한하는 상한 전압 제한부(179), 상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압 중에 포함된 교류 성분을 접지로 내보내는 바이패스(Bypass)부, 상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 감쇄되지 않도록 하는 전압 팔로워(183), 및 상기 전압 팔로워(183)로부터 출력되는 전압 중에 포함된 노이즈 성분을 감쇄하는 노이즈 감쇄부(185)로 이루어질 수 있다.
상기 전압 감쇄부(177)는 도면 16에 도시한 바와 같이, 일단이 태양광 접속반(11)의 전압 출력단에 연결된 제3 분압 저항(187)과, 일단이 제3 분압 저항(187)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제4 분압 저항(189)으로 이루어져, 태양광 접속반(11)의 출력 전압을 
V로 감쇄한다.
상기 상한 전압 제한부(179)는 도면 16에 도시한 바와 같이, 애노드 단이 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 캐소드 단이 접지된 제너 다이오드(191)(Zener Diode)를 포함하여, 상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 제너 다이오드(191)의 제너 전압을 초과하지 않도록 한다.
상기 바이패스(Bypass)부(181)는 한쪽 전극이 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 바이패스용 커패시터(193)를 포함한다.
상기 전압 팔로워(183)(Voltage Follower)는 비반전 입력단이 0옴 저항(194)을 통해 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 반전 입력단과 출력 단자가 연결된 제6 오피 앰프(195)를 포함한다.
또, 본 발명은 태양광 접속반(11)의 온도를 측정하는 온도 센싱 모듈(197)을 더 포함하고, 상기 온도 센싱 모듈(197)은 도면 17에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)의 온도를 감지한 다음, 감지된 온도를 전기 신호로 변환하는 온도 센서(199)와; 상기 온도 센서(199)로부터 출력되는 고주파 노이즈 성분을 감쇄하는 온도측 로우 패스 필터(201)를 포함한다.
상기 마스터 제어 수단(7)은 온도측 로우 패스 필터(201)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환한 다음, 변환된 디지털 값을 온도로 환산한다.
또한, 상기 마스터 제어 수단(7)은 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 전압이나 전류 또는 태양광 모듈(1)의 아크 발생 여부 또는 태양광 접속반(11)으로부터 발생된 누설 전류를 제2 통신 수단(203)을 통해 모니터링부(205)로 전송한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 수단과 이의 차단 장치는 태양광 모듈(1)로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반(11)으로부터 누설 전류가 검출되었을 경우 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 직류 전원을 차단함으로써 인버터(19)로부터 교류 전원을 입력받는 부하가 불안정한 전원에 의해 오작동됨을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양광 모듈(1)로부터 아크가 검출되거나 태양광 접속반(11)으로부터 누설 전류가 검출되었을 때 이를 모니터링부에 즉각적으로 알림으로써 문제 부분을 신속하게 복구할 수 있도록 한다.
1. 태양광 모듈 3. 아크 검출 수단
5. 제1 통신 수단 7. 마스터 제어 수단
9. 슬레이브 제어 수단 11. 태양광 접속반
13. 접지 선로 15. 누설 전류 검출 수단
17. 전류 차단 수단 19. 인버터
21. 제1 계측용 변류기 23. 시그널 컨디셔너
25. 제1 A/D 컨버터 27. 옵셋 전압 제공부
29. 평활부 31. 션트 저항
33. 1차 로우 패스 필터 35. 회로 보호부
37. 1차 증폭부 39. 2차 증폭 및 대역 통과 필터부
45. 2차 하이 패스 필터 47. 2차 로우 패스 필터
49. 3차 로우 패스 필터 51. AC 커플러
53. 2차 증폭부 55. 3차 하이 패스 필터
57. 4차 로우 패스 필터 59. 정전압 공급부
61. 전압 분배부 63. 옵셋 전압 감쇄 방지부
65. 제1 분압 저항 67. 제2 분압 저항
69. 제1 오피 앰프 71. 제1 저항
73. 제2 저항 75. 제3 저항
77. 제1 커패시터 79. 평활용 커패시터
81. 제4 저항 83. 제2 커패시터
85. 제5 저항 87. 제1 다이오드
89. 제2 다이오드 91. 제2 오피 앰프
93. 제1 기준 저항 95. 제1 게인 저항
97. 제3 커패시터 99. 제4 커패시터
101. 제3 오피 앰프 103. 제6 저항
105. 제7 저항 107. 제8 저항
109. 제4 오피 앰프 111. 제9 저항
113. 제5 커패시터 115. 제6 커패시터
117. 제5 오피 앰프 119. 제2 기준 저항
121. 제2 게인 저항 127. 노이즈 저감용 커패시터
129. 제7 커패시터 131. 제10 저항
133. 제11 저항 135. 제2 계측용 변류기
137. 저역 통과 필터 139. 제2 A/D 컨버터
141. 풀다운 저항 143. 제1 포토 커플러
145. 제12 저항 147. 제1 LED
149. 풀업 저항 151. 제8 커패시터
153. 제13 저항 155. 제2 포토 커플러
157. 제14 저항 159. 제2 LED
161. 스위치 컨트롤러 163. SSR
165. NPN 트랜지스터 167. 전류 제한용 저항
169. 전류 측정부 171. 전류 센싱 모듈
173. 증폭부 175. 전압 측정부
177. 전압 감쇄부 179. 상한 전압 제한부
181. 바이패스부 183. 전압 팔로워
185. 노이즈 감쇄부 187. 제3 분압 저항
189. 제4 분압 저항 191. 제너 다이오드
193. 바이패스용 커패시터 195. 제6 오피 앰프
197. 온도 센싱 모듈 199. 온도 센서
201. 온도측 로우 패스 필터
5. 제1 통신 수단 7. 마스터 제어 수단
9. 슬레이브 제어 수단 11. 태양광 접속반
13. 접지 선로 15. 누설 전류 검출 수단
17. 전류 차단 수단 19. 인버터
21. 제1 계측용 변류기 23. 시그널 컨디셔너
25. 제1 A/D 컨버터 27. 옵셋 전압 제공부
29. 평활부 31. 션트 저항
33. 1차 로우 패스 필터 35. 회로 보호부
37. 1차 증폭부 39. 2차 증폭 및 대역 통과 필터부
45. 2차 하이 패스 필터 47. 2차 로우 패스 필터
49. 3차 로우 패스 필터 51. AC 커플러
53. 2차 증폭부 55. 3차 하이 패스 필터
57. 4차 로우 패스 필터 59. 정전압 공급부
61. 전압 분배부 63. 옵셋 전압 감쇄 방지부
65. 제1 분압 저항 67. 제2 분압 저항
69. 제1 오피 앰프 71. 제1 저항
73. 제2 저항 75. 제3 저항
77. 제1 커패시터 79. 평활용 커패시터
81. 제4 저항 83. 제2 커패시터
85. 제5 저항 87. 제1 다이오드
89. 제2 다이오드 91. 제2 오피 앰프
93. 제1 기준 저항 95. 제1 게인 저항
97. 제3 커패시터 99. 제4 커패시터
101. 제3 오피 앰프 103. 제6 저항
105. 제7 저항 107. 제8 저항
109. 제4 오피 앰프 111. 제9 저항
113. 제5 커패시터 115. 제6 커패시터
117. 제5 오피 앰프 119. 제2 기준 저항
121. 제2 게인 저항 127. 노이즈 저감용 커패시터
129. 제7 커패시터 131. 제10 저항
133. 제11 저항 135. 제2 계측용 변류기
137. 저역 통과 필터 139. 제2 A/D 컨버터
141. 풀다운 저항 143. 제1 포토 커플러
145. 제12 저항 147. 제1 LED
149. 풀업 저항 151. 제8 커패시터
153. 제13 저항 155. 제2 포토 커플러
157. 제14 저항 159. 제2 LED
161. 스위치 컨트롤러 163. SSR
165. NPN 트랜지스터 167. 전류 제한용 저항
169. 전류 측정부 171. 전류 센싱 모듈
173. 증폭부 175. 전압 측정부
177. 전압 감쇄부 179. 상한 전압 제한부
181. 바이패스부 183. 전압 팔로워
185. 노이즈 감쇄부 187. 제3 분압 저항
189. 제4 분압 저항 191. 제너 다이오드
193. 바이패스용 커패시터 195. 제6 오피 앰프
197. 온도 센싱 모듈 199. 온도 센서
201. 온도측 로우 패스 필터
Claims (5)
- 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈(1)로부터 발생 된 아크(Arc)를 검출하기 위해 태양광 접속반(11)과 인버터(19) 사이에 연결된 전기 공급 선로에서 아크(Arc) 주파수 대역을 가진 전류를 걸러내고, 걸러진 아날로그 신호 형태의 전류를 디지털 데이터로 변환하는 아크 검출 수단(3)과;
상기 아크 검출 수단(3)으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값을 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하고, 고속 푸리에 변환 결과 아크 주파수 대역의 전류 세기(Magnitude)가 설정 레벨을 초과하였을 경우 태양광 모듈(1)로부터 아크가 발생 된 것으로 판단하여 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 제1 통신 수단(5)을 통해 마스터 제어 수단(7)으로 전송하는 슬레이브(Slave) 제어 수단(9);
태양광 접속반(11)으로부터 누설되는 전류를 검출하기 위해 태양광 접속반(11)과 접지 사이에 연결된 접지 선로(13)를 흐르는 전류를 감지한 다음, 감지된 아날로그 형태의 전류를 디지털 형태의 데이터로 변환하는 누설 전류 검출 수단(15);
상기 누설 전류 검출 수단(15)으로부터 전달된 디지털 데이터를 전류 값으로 환산한 다음, 환산된 전류 값이 설정된 전류량을 초과하거나 슬레이브 제어 수단(9)으로부터 아크 발생 플래그(Flag) 신호를 전달받았을 때 전류 차단 수단(17)을 구동시키기 위한 차단 제어 신호를 전류 차단 수단(17)으로 전송하는 마스터(Master) 제어 수단;
및 상기 마스터 제어 수단(7)으로부터 차단 제어 신호가 입력되었을 때 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 입력되는 전류 흐름을 끊는 전류 차단 수단(17)으로 이루어지고,
상기 제1 통신 수단(5)은 일단이 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트에 연결되고 타단이 접지된 풀다운(Pull-down) 저항(141)과,
일단이 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트에 연결되고 타단이 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드의 애노드 단에 연결된 제12 저항(145),
애노드(Anode)단이 상기 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드의 캐소드(Cathode) 단에 연결되고 캐소드(Cathode) 단이 접지된 제1 LED(147),
슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 하이 디지털 신호가 출력되어 적외선 다이오드가 점등되면 포토 트랜지스터가 턴 온(Turn-On)되어 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 접지 연결된 포토 트랜지스터의 에미터 단자가 연결되는 반면, 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 로우 디지털 신호가 출력되어 적외선 다이오드가 소등되면 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn-Off)되어 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 접지 연결된 포토 트랜지스터의 에미터 단자가 연결 해제되는 제1 포토 커플러(143)(Photo Coupler),
일단이 전원 연결되고 타단이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자와 연결된 풀업(Pull-up) 저항(149),
한쪽 전극이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지되어 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자로부터 출력되는 교류 성분을 접지로 내보내는 제8 커패시터(151),
일단이 제1 포토 커플러(143)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결되고 타단이 제2 포토 커플러(155)에 갖추어진 적외선 다이오드의 애노드 단자에 연결된 제13 저항(153),
일단이 제2 포토 커플러(155)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 에미터 단자에 연결된 제14 저항(157),
애노드(Anode) 단이 제14 저항(157)의 타단에 연결되고 캐소드(Cathode) 단이 접지된 제2 LED(159),
및 포트 트랜지스터의 컬렉터 단자가 전원 연결된 제2 포토 커플러(155)를 포함하여,
상기 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 로우(Low) 디지털 신호가 입력되면 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드와 제1 LED(147)가 소등되고 제1 포토 커플러(143)의 포토 트랜지스터는 턴 오프(Turn-Off)되고 제2 포토 커플러(155)의 적외선 다이오드와 제2 LED(159)는 점등되며 제2 포토 커플러(155)의 포토 트랜지스터는 턴 온(Turn-On)되어 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되는 반면, 상기 슬레이브 제어 수단(9)의 출력 포트로부터 하이(High) 디지털 신호가 입력되면 제1 포토 커플러(143)의 적외선 다이오드와 제1 LED(147)가 점등되고 제1 포토 커플러(143)의 포토 트랜지스터는 턴 온(Turn-On)되고 제2 포토 커플러(155)의 적외선 다이오드와 제2 LED(159)는 소등되며 제2 포토 커플러(155)의 포토 트랜지스터는 턴 오프(Turn-On)되어 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 로우(High) 디지털 신호가 출력되며,
상기 마스터 제어 수단(7)은 내부 프로그램에 따라 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 하이(High) 신호가 입력되었을 때 아크가 발생 되었다고 감지하거나 제2 포토 커플러(155)의 에미터 단으로부터 로우(Low) 신호가 입력되었을 때 아크가 발생 되었다고 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 아크 검출 수단(3)은 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 고전류를 계측하기 위해 상기 고전류를 고전류에 비례하는 저전류로 변환하는 제1 계측용 변류기(21)와,
상기 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 계측하기 위해 제1 계측용 변류기(21)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환한 다음 변환된 전압 신호를 소정 이득 증폭하며 증폭된 전압 신호 중 아크 주파수 대역을 가진 전압 주파수를 걸러내고, 걸러진 전압 신호를 디지털 형태로 변환하기 위해 걸러진 전압 신호의 DC 전압 레벨을 조정하는 시그널 컨디셔너(23)(Signal Conditioner),
및 상기 시그널 컨디셔너(23)로부터 출력되는 아날로그 형태의 전압을 디지털 형태의 데이터로 변환하는 제1 A/D 컨버터(25)(A/D Converter)로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 유입되는 전류를 측정하는 전류 측정부(169)를 더 포함하고,
상기 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 직류 전원의 전압을 측정하는 전압 측정부(175)를 더 포함하며,
상기 전압 측정부(175)는 태양광 접속반(11)으로부터 출력되는 직류 고전압을 측정하기 위해 직류 고전압을 소정 비율로 낮춘 전압 감쇄부(177)와,
상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 소정 레벨을 넘어서지 않도록 제한하는 상한 전압 제한부(179),
상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압 중에 포함된 교류 성분을 접지로 내보내는 바이패스(Bypass)부,
상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 감쇄되지 않도록 하는 전압 팔로워(183),
및 상기 전압 팔로워(183)로부터 출력되는 전압 중에 포함된 노이즈 성분을 감쇄하는 노이즈 감쇄부(185)로 이루어지고,
상기 전압 감쇄부(177)는 일단이 태양광 접속반(11)의 전압 출력단에 연결된 제3 분압 저항(187)과; 일단이 제3 분압 저항(187)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제4 분압 저항(189)으로 이루어져, 태양광 접속반(11)의 출력 전압을V로 감쇄하며,
상기 상한 전압 제한부(179)는 애노드 단이 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 캐소드 단이 접지된 제너 다이오드(191)(Zener Diode)를 포함하여, 상기 전압 감쇄부(177)로부터 출력된 전압이 제너 다이오드(191)의 제너 전압을 초과하지 않도록 하고,
상기 바이패스(Bypass)부(181)는 한쪽 전극이 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 바이패스용 커패시터(193)를 포함하며,
상기 전압 팔로워(183)(Voltage Follower)는 비반전 입력단이 0옴 저항을 통해 전압 감쇄부(177)의 출력단에 연결되고 반전 입력단과 출력 단자가 연결된 제6 오피 앰프(195)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 통신 수단(5)은 마스터 제어 수단(7)의 요청에 따라 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 전압이나 전류 또는 태양광 모듈(1)의 아크 발생 여부를 슬레이브 제어 수단(9)으로부터 마스터 제어 수단(7)으로 전송하는 데이터 송수신부를 더 포함하고,
상기 마스터 제어 수단(7)은 태양광 접속반(11)으로부터 인버터(19)로 공급되는 전압이나 전류 또는 태양광 모듈(1)의 아크 발생 여부 또는 태양광 접속반(11)으로부터 발생 된 누설 전류를 제2 통신 수단(203)을 통해 모니터링부(205)로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024428A KR101869273B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024428A KR101869273B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101869273B1 true KR101869273B1 (ko) | 2018-07-19 |
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ID=63058412
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| KR1020180024428A KR101869273B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 태양광 모듈에 장착된 아크 및 누설 전류 검출 및 차단 장치 |
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|---|---|
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