KR101880944B1 - 태양광 접속반 역전력방지장치 - Google Patents

태양광 접속반 역전력방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 접속반 역전력방지장치에 관한 것으로, 태양광 발전시스템에서 다수의 태양전지 스트링(2)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하여 인버터(16)로 제공하는 접속반(6)을 구비하며, 접속반(6)에는 각 태양전지 스트링(2)과 인버터(16) 사이에 연결되며 역전압이나 역전류로 인한 태양전지모듈(2a)의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드(12)들을 각각 구비하되, 각 역전력방지용 다이오드(12)에 각각 병렬로 연결되며 운전상태 표시램프(L1)가 포함된 다이오드운전 모니터링 회로부(14a)와 고장상태 표시램프(L2)가 포함된 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)로 된 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)를 접속반(6)에 구성하며, 다이오드운전 모니터링 회로부(14a)와 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)가 역전력방지용 다이오드의 입출력단의 전압값(VA)(VB)을 비교함에 따른 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)의 점소등상태로 각 역전력방지 방지다이오드(12)의 현재 상태를 접속반(6)이 있는 현장에서 바로 파악할 수 있도록 해준다.

Description

태양광 접속반 역전력방지장치{APPARATUS FOR PROTECTING REVERSE POWER IN CONNECTION BOARD OF SOLAR POWER GENERATOR}
본 발명은 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 접속반내의 역전력방지용 다이오드의 상태를 손쉽게 확인할 수 있도록 하는 태양광 접속반 역전력방지장치의 개량에 관한 것이다.
일반적으로 태양광을 이용한 발전 시스템에서 중요한 역할을 하는 태양전지모듈은 그 특성상 태양광에 최대한 노출이 확보되는 옥외와 같은 장소나 일조권이 잘 확보되는 한적한 곳에 주로 설치되므로 그 관리가 쉽지 않는바 태양광 발전시스템의 모니터링과 아울러 유지보수가 적절하게 이루어져야 한다.
태양광 발전시스템은 복수의 태양전지모듈들이 배열된 태양전지 스트링들과, 다수의 태양전지 스트링들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 접속반과, 접속반으로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터를 포함한다.
각 태양전지 스트링의 태양전지모듈은 솔라셀들이 직렬연결되어서 구성된다. 복수의 태양전지 스트링으로부터 출력되는 직류전력들을 병합하여 인버터로 출력하는 접속반은 각 태양전지 스트링의 출력단에 직렬 연결된 전력용 퓨즈와, 전력용 퓨즈에 연결되어 역전력을 방지하는 역전력방지용 다이오드와, 역전력방지용 다이오드에 연결되어 선로의 전류를 검출하는 변류기를 포함한다.
태양전지 스트링을 구성하는 태양전지모듈은 역전류나 역전압과 같은 역전력에 의해서 열을 받게 되면 성능이 급격하게 저하되므로, 접속반에는 각 태양전지 스트링 단위로 역전력방지용 다이오드가 설치된다. 접속반내의 역전력방지용 다이오드는 역전압이나 역전류가 인가됨에 따라 자체에 열이 발생되며 그 열을 외부로 방출하기 위해 다이오드에는 방열판이 밀착형성되는 구성이다.
그러므로 역전력방지용 다이오드는 외부적인 쇼크나 방열부족 등에 연유하여서 고장이 날 수 있다. 만일 임의의 역전력방지용 다이오드가 고장이 나면 그 고장난 역전력방지용 다이오드에 연결된 태양전지 스트링에서 얻을 수 있는 전력량만큼의 손실이 발생된다.
그런데 대부분의 현장 관리자는 해당 역전력방지용 다이오드의 고장을 의심하기보다는 태양전지모듈의 태양광모듈이 고장난 것으로 간주하게 되는 바, 유지보수작업의 어려움이나 비용증가를 이유로 그대로 방치하거나 온전한 태양광모듈을 교체하는 등의 잘못된 수리가 이루어질 수 있다. 그러므로 해당 관리자가 역전력방지용 다이오드의 상태를 현장에서 직관적으로 제대로 파악할 수 있는 방안이 요망되며 그에 따른 적절하며 저비용으로 유지보수가 될 수 있다면 관계자로부터 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다.
등록특허공보 제10-1618299호 "태양광발전시스템의 모니터링 방법 및 장치"
따라서 본 발명의 목적은 현장에서 관리자가 접속반내에 구비된 역전력방지용 다이오드의 다양한 상태를 직관적으로 바로 파악할 수 있도록 해주며, 현장에서의 개별 교체도 용이하도록 하는 태양광 접속반 역전력방지장치를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 태양광 발전시스템에서 다수의 태양전지 스트링들로부터 출력되는 직류전력을 병합하여 인버터로 제공하는 접속반을 구비하며, 접속반에는 각 태양전지 스트링과 인버터 사이에 연결되며 역전압이나 역전류로 인한 태양전지모듈의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드들을 각각 구비하되, 각 역전력방지용 다이오드에 각각 병렬로 연결되며 운전상태 표시램프가 포함된 다이오드운전 모니터링 회로부와 고장상태 표시램프가 포함된 다이오드고장 모니터링 회로부로 된 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부를 상기 접속반에 구성하며, 상기 다이오드운전 모니터링 회로부와 상기 다이오드고장 모니터링 회로부가 역전력방지용 다이오드의 입출력단의 전압값을 비교함에 따른 운전상태 표시램프와 고장상태 표시램프의 점소등상태로 각 역전력방지 방지다이오드의 현재 상태를 접속반이 있는 현장에서 바로 파악할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 태양광 접속반 역전력방지장치이다.
또한 본 발명은, 역전력방지용 다이오드의 개별 교체가 가능하도록 접속반의 역전력방지용 다이오드들 각각이 통합회로기판의 모듈별로 절취 분리가 가능한 각 모듈구획영역에 대응하여 리드단자가 고정되며, 통합회로기판의 각 모듈구획영역에는 각 역전력방지용 다이오드별의 상기 운전상태 표시램프와 고장상태 표시램프가 탑재되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양광 접속반 역전력방지장치에서, 역전력방지용 다이오드의 박스형본체는 다수의 방열핀을 갖는 방열판재의 후부 안착홈에 삽입 및 체결되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양광 접속반 역전력방지장치의 다른 견지로서, 태양광 발전시스템에서 다수의 태양전지 스트링들로부터 출력되는 직류전력을 병합하여 인버터로 제공하는 접속반을 구비하며, 접속반에는 각 태양전지 스트링과 인버터 사이에 연결되며 역전압이나 역전류로 인한 태양전지모듈의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드들을 각각 구비하되, 각 역전력방지용 다이오드에 병렬로 연결되며 운전상태 및 고장상태를 램프 표시하는 상태표시램프가 포함된 다이오드상태 모니터링회로부를 갖는 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부를 접속반에 구성하며, 상기 다이오드상태 모니터링 회로부가 역전력방지용 다이오드의 입출력단의 전압값을 비교함에 따라 상기 상태표시램프로 정상운전이나 고장상태를 램프 표시하여 접속반에 있는 현장 관리자가 해당 역전력방지용 다이오드의 정상이나 고장상태를 파악하도록 구성하며, 역전력방지용 다이오드의 개별 교체가 가능하도록 다수의 역전력방지용 다이오드들이 취합된 접속반의 통합회로기판을 분리 절취가능한 모듈구획영역별로 구비하며, 통합회로기판의 각 모듈구획영역에는 해당 역전력방지용 다이오드의 리드단자가 고정되고 역전력방지용 다이오드별 상태표시램프가 각기 탑재되게 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 현장에서 관리자가 접속반내에 구비된 여러 역전력방지용 다이오드들의 정상운전상태나 고장난 상태를 현장에서 직관적으로 바로 파악할 수 있도록 해주며 또한 현장에서의 고장난 역전력방지용 다이오드의 개별 교체가 간편하게 이루어지도록 구현하므로 태양광발전시스템에서의 역전력방지용 다이오드의 고장에 따른 적절한 조치와 아울러 저비용으로 유지보수를 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 접속반 역전력방지장치를 포함하는 태양광 발전시스템의 개략 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따라 도 1의 접속반내의 역전력방지용 다이오드의 상태를 확인하기 위한 회로 구성도,
도 3은 접속반에 설치된 역전력방지용 다이오드의 회로 예시 구성도,
도 4는 본 발명에 따라 역전력방지용 다이오드가 정상작동중일 경우 개념 및 전압상태 구성도,
도 5는 본 발명에 따라 역전력방지용 다이오드가 고장(단락고장)일 경우 개념 및 전압상태 구성도,
도 6은 본 발명에 따라 역전력방지용 다이오드가 고장(개방고장)일 경우 개념 및 전압상태 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 접속반내 역전력방지용 다이오드와 역전력방지용다이오드별 개별상태확인부가 실장된 접속반 본체부의 사시 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 접속반내 역전력방지용 다이오드와 상태확인부가 실장된 접속반 본체부의 분리 사시 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 접속반 역전력방지장치를 포함하는 태양광 발전시스템의 개략 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따라 도 1의 접속반(6)내의 역전력방지용 다이오드(12)의 상태를 확인하기 위한 회로 구성도이다. 그리고 도 3은 접속반(6)에 설치된 역전력방지용 다이오드(12)의 실제 회로 예시 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전시스템은 태양광 발전을 위해 복수의 태양전지모듈(2a)들이 배열된 태양전지 스트링(2)들이 다수로 설치된 태양전지 어레이(4)를 구비하며, 태양전지 어레이(4)의 다수 태양전지 스트링(2)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 접속반(6)과, 접속반(6)으로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(16)를 포함한다. 인버터(16)에서 변환된 교류전력은 수배전반으로 제공되어서 각종 부하(load)로 전달되게끔 구성한다.
접속반(6)은 복수의 태양전지 스트링(2)으로부터 출력되는 직류전력들을 병합하여 인버터(16)로 출력하는 수단으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 태양전지 스트링(2)의 출력단에 직렬 연결된 전력용 퓨즈(8)와, 전력용 퓨즈(8)에 연결되어 역전력을 방지하는 역전력방지용 다이오드(12)와, 역전력방지용 다이오드(2)에 연결되어 선로의 전류를 검출하는 변류기(10) 및 그외 회로들을 포함한다.
본 발명에 따라 접속반(6)에는 각 태양전지 스트링(2)과 인버터(16) 사이에 연결되며 역전압 및 역전류로 인한 태양전지 스트링(2)내 태양전지모듈(2a)의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드(12)들을 태양전지 스트링(2)별로 구비하되, 본 발명의 요지적 구성의 특징에 따라 역전력방지용 다이오드(2)의 개별상태를 현장에 있는 관리자가 육안으로 바로 파악할 수 있도록 하는 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)를 구비한다.
접속반(6)에 설치되는 역전력방지용 다이오드(12)는 도 3에 도시된 회로와 같이 브릿지 정류 다이오드(bridge rectifier diode) 형태이며, 대표적일 일예 제품으로는 일렉트로닉스(Electronics)사의 KBPC 시리즈 제품을 사용할 수 있다. 부품명 KBPC3506의 역전력방지용 다이오드 제품의 정격 사항은 평균 순방향 전류(mean forward current)가 5~50A, 반복 최대역전압이 100~1600V, 다이오드순방향 전압이 1.1V, 서지상태전류(surge on-state current)가 175~400A이다.
접속반(6)에 설치된 역전력방지용 다이오드(12)들은 낮에만 태양광발전을 할 수 있는 특성상 그리고 수용가의 수요 특성상 그외 여러 가지 요인으로 서지(surge) 등이 포함할 수 있는 역전압과 역전류가 수시로 인가되며, 이를 방지하는 역할을 담당한다.
그런데 역전력방지용 다이오드(12)가 정상인지 만일 고장이면 어떤 상태로 고장이 났는지를 본 발명에서와 같이 판정할 수 있다면 역전력방지용 다이오드(12)의 교체 여부판정은 물론이고 태양전지 스트링(2)의 오작동이나 불량여부 등을 쉽게 판별할 수 있게 된다.
본 발명에서는 접속반(6)에 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)를 구비하되 태양전지스트링(2)마다 하나씩 있는 역전력방지용 다이오드(12)별로 대응 구비한다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)는, 각 역전력방지용 다이오드(12)에 병렬로 연결되며 운전상태 표시램프(L1)가 포함된 다이오드운전 모니터링회로부(14a)와, 각 역전력방지용 다이오드(12)에 병렬로 연결되며 고장상태 표시램프(L2)가 포함된 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)로 구성한다. 그래서 다이오드운전 모니터링회로부(14a)와 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)가 역전력방지용 다이오드(12)의 입출력단의 전압값(VA)(VB)을 비교함에 따른 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)의 점소등상태로 각 역전력방지 방지다이오드(12)의 현재 상태를 현장 관리자가 육안으로 파악할 수 있도록 허락한다.
역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)의 다이오드운전 모니터링 회로부(14a) 및 다이오드고장 모니터링회로부(14b)는 사이리스터(SCR)를 포함하는 스위칭회로로 구성되며, 트랜지스터와 같은 회로소자가 동작가능한 동작전압이 공급되도록 하는 전압조절회로 및 역전력방지용 다이오드(12)의 입출력전압(VA)(VB)을 검출을 위한 전압검출부도 포함한다. 그리고 상기의 운전상태표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)는 발광다이오드(LED)로 구현되는 것이 바람직하며, 표면실장형 LED로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
역전력방지용 다이오드(12)와 병렬로 연결되는 다이오드운전 모니터링 회로부(14a)의 운전상태 표시램프(L1)에서의 역전력방지용 다이오드(12)의 정상상태시및 고장시의 점소등 상태는 하기 표 1과 같다.
[표 1] - 운전상태 표시램프( L1 )의 점소등 상태
Figure 112017113313419-pat00001
표 1에서와 같이 운전상태 표시램프(L1)는 역전력방지용 다이오드(12)의 정상운전 상태에서는 점등되고 역전력방지용 다이오드(12)가 고장이 나거나 정상운전이지만 휴전중이면 소등이 된다.
그리고 역전력방지용 다이오드(12)와 병렬로 연결되는 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)의 고장상태 표시램프(L2)에서의 역전력방지용 다이오드(12)의 정상상태시 및 고장시의 점소등 상태는 하기 표 2와 같다.
[표 2] - 고장상태 표시램프( L2 )의 점소등 상태
Figure 112017113313419-pat00002
표 2에서와 같이 고장상태 표시램프(L2)는 역전력방지용 다이오드(12)의 고장 상태에서는 점등되고, 역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전상태에서는 소등이 된다. 표 2에서 단락 고장상태와 개방고장 상태의 점등에 있어서 동일하게 점등도게 할 수도 있고 세부 구분이 필요한 경우에는 서로의 점등색상을 달리하거나 점등 및 점멸로 구분하게 할 수도 있음을 이해하여야 한다.
표 1 및 표 2를 참조하여 부연 설명하면, 역전력방지용 다이오드(12)가 고장이 나지 않은 정상상태이면 낮과 같은 발전중 상황에서는 태양전지 스트링(2)으로부터 인버터(16)로 전류가 흐르게 되므로 다이오드운전 모니터링 회로부(14a)의 운전상태 표시램프(L1)는 점등이 이루어지고 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)의 고장상태 표시램프(L2)는 역전력방지용 다이오드(12)가 고장이 아니므로 소등상태이다.
그리고, 역전력방지용 다이오드(12)가 고장이 나지 않은 정상상태에서 밤과 같은 휴전중 상황에서는 태양전지 스트링(2)으로부터 인버터(16)로 전류가 흐르지 않으므로 운전상태 표시램프(L1)는 소등이 이루어지고 고장상태 표시램프(L2)는 고장상태가 아니므로 마찬가지로 소등상태가 된다.
본 발명에서는 역전력방지용다이오드별 개별상태 확인부(14)의 다이오드운전 모니터링회로부(14a)와 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)가 역전력방지용 다이오드(12)의 입출력단에서 검출되는 전압값(VA)(VB)을 읽고 서로 비교하고 분석함으로써 그에 따른 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)의 점소등상태를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전상태중이거나 고장중일 경우 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) 및 출력단 전압(VB) 상태를 보여주는 구체 예시 도면이다.
도 4는 역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전상태 중일 경우 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) 및 출력단 전압(VB) 관계를 보여주는 구체 예시 도면이며, 역전력방지용 다이오드(12)의 정상운전상태에 따른 발전 중 및 휴전 중 상태는 아래의 표 3과 같다.
[표 3] - 정상운전상태에서의 입력단(VA) 및 출력단 전압( VB ) 관계
Figure 112017113313419-pat00003
도 4 및 표 3을 함께 참조하면, 역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전상태 중일 경우에서 발전중 상태이면 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 598.8V, 출력단 전압(VB) = 596.1V로 'VA ＞ VB'의 관계가 성립되고, 발전 중에는 운전상태 모니티링 회로부(14a)의 비교 판단에 의해서 정상운전의 발전중 상태임을 파악하고 운전상태 표시램프(L1)가 점등되게 한다.
역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전상태 중일 경우에서 휴전중 상태이면 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 0V, 출력단 전압(VB) = 0V로 'VA = VB'의 관계가 성립되고, 휴전 중에는 운전상태 모니터링 회로부(14a)의 비교판단에 의해서 정상운전의 휴전중 상태임을 파악하고 운전상태 표시램프(L1)가 소등되게 한다.
운전상태 모니터링 회로부(14a)에서는 'VA ＞ VB'의 관계가 성립되면 운전상태 표시램프(L1)를 점등시키고, 그 외의 경우에는 모두 소등시킨다.
그러므로 현장 작업자는 운전상태 표시램프(L1)를 통해서 역전력방지용 다이오드(12)가 정상운전중인지를 바로 확인할 수 있다.
도 5는 역전력방지용 다이오드(12)가 고장중에서도 단락(short)고장이 난 경우 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) 및 출력단 전압(VB) 관계를 보여주는 구체 예시 도면이며, 역전력방지용 다이오드(12)의 단락 고장상태에 따른 발전 중 및 휴전 중 상태는 아래의 표 4와 같다.
[표 4] - 단락 고장상태에서의 입력단(VA) 및 출력단 전압( VB ) 관계
Figure 112017113313419-pat00004
도 5 및 표 4를 함께 참조하면, 역전력방지용 다이오드(12)가 단락(short) 고장상태일 경우에서 발전중 상태이면 도 5에서와 같이 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 598.8V, 출력단 전압(VB) = 596.8V로 'VA = VB'의 관계가 성립되고, 단락 고장상태에서 발전 중(낮)에는 고장상태 모니티링 회로부(14b)의 비교 판단에 의해서 발전중 단락고장상태임을 파악하고 고장상태 표시램프(L2)가 점등되게 한다.
또 역전력방지용 다이오드(12)가 단락 고장상태일 경우에서 휴전중 상태이면 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 0V, 출력단 전압(VB) = 0V로 'VA = VB'의 관계가 성립되고, 단락 고장상태에서 휴전(예컨대 밤) 중에서도 운전상태 모니터링 회로부(14a)의 비교 판단에 의해서 휴전중 단락 고장상태임을 파악하고 운전상태 표시램프(L2)가 점등되게 한다.
고장상태 모니터링 회로부(14b)에서는 'VA = VB'의 관계가 성립되면 운전상태 표시램프(L2)를 점등시킨다.
그러므로 현장 작업자는 고장상태 표시램프(L2)를 통해서 역전력방지용 다이오드(12)가 단락 고장중인지를 바로 확인할 수 있다.
도 6은 역전력방지용 다이오드(12)가 고장중에서도 개방(open)고장이 난 경우 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) 및 출력단 전압(VB) 관계를 보여주는 구체 예시 도면이며, 역전력방지용 다이오드(12)의 개방 고장상태에 따른 발전 중 및 휴전 중 상태는 아래의 표 5와 같다.
[표 5] - 개방고장상태에서의 입력단(VA) 및 출력단 전압( VB ) 관계
Figure 112017113313419-pat00005
도 6 및 표 5를 함께 참조하면, 역전력방지용 다이오드(12)가 개방 고장상태일 경우에서 발전중 상태이면 도 6에서와 같이 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 728.8V, 출력단 전압(VB) = 596.8V로 'VA ≫ VB'의 관계가 성립되고, 개방 고장상태에서 발전 중(주로 낮)에는 고장상태 모니티링 회로부(14b)의 비교판단에 의해서 발전중 개방 고장상태임을 파악하고 고장상태 표시램프(L2)가 점등되게 한다.
역전력방지용 다이오드(12)가 개방 고장이 나면 부하(load)가 없어진 상태가 되므로 입력단전압(VA)=728.8V은 정상운전중일 경우의 입력단전압(VA)=569.8V보다 훨씬 높아지게 되며, 이때 고장상태 표시램프(L2)는 단락상태 고장일 때와 같은 점등색으로 표시할 수도 있고 필요에 따라서는 구분을 위해서 서로 다른 점등색상으로 점등표시를 할 수도 있다. 예컨대, 단락 고장상태에서는 적색점등표시 개방 고장상태에서는 진황색 점등표시를 할 수가 있다.
또 역전력방지용 다이오드(12)가 개방 고장상일 경우에서 휴전중 상태이면 역전력방지용 다이오드(12)의 입력단 전압(VA) = 0V, 출력단 전압(VB) = 0V로 'VA = VB'의 관계가 성립되고, 개방 고장상태에서 휴전(예컨대 밤) 중에서도 고장상태 모니터링 회로부(14b)의 비교판단에 의해서 휴전중 개방 고장상태임을 파악하고 고장상태 표시램프(L2)가 점등되게 한다.
그러므로 고장상태 모니터링 회로부(14b)에서는 'VA ≫ VB'이거나 'VA = VB'의 관계가 성립되면 운전상태 표시램프(L2)를 점등시킨다.
고장상태 모니터링 회로부(14b)에서 'VA ≫ VB'의 상태는 태양광발전 정격전압 596.8V의 10%정도에 대응되는 60V가 비교 기준값이 될 수 있다. 즉 VA가 VB보다 60V이상으로 전압 차가 나면서 크게 되면 고장상태 모니터링 회로부(14b)에서 'VA ≫ VB'의 상태로 판정한다.
그러므로 현장 작업자는 고장상태 표시램프(L2)를 통해서 역전력방지용 다이오드(12)가 개방 고장중인지를 바로 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 모니터링 회로부(14a)(14b) 및 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)를 별도로 구성하는 것을 바람직한 예시로 설명하였지만, 다이오드운전 모니터링 회로부(14a) 및 다이오드고장 모니터링 회로부(14b)로 통합으로 구성 가능하고 표시램프(L1)(L2)도 하나의 표시램프로 구성할 수 있음을 이해하여야 한다. 이러한 하나의 표시램프 구성에서는 예컨대 정상운전중일 경우에는 녹색점등 표시하고 고장상태일 경우에는 적색점등 표시되게 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예로서, 태양광 발전시스템에서 다수의 태양전지 스트링(2)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하여 인버터(16)로 제공하는 접속반(6)을 구비하며, 접속반(6)에는 각 태양전지 스트링(2)과 인버터(16) 사이에 연결되며 역전압이나 역전류로 인한 태양전지모듈(2a)의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드(12)들을 각각 구비하되,
각 역전력방지용 다이오드(12)에 병렬로 연결되며 운전상태 및 고장상태를 램프 표시하는 상태표시램프가 포함된 다이오드상태 모니터링회로부를 갖는 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부(14)를 구성하며, 상기 다이오드상태 모니터링 회로부가 역전력방지용 다이오드(12)의 입출력단의 전압값(VA)(VB)을 비교함에 따라 상기 상태표시램프로 정상운전이나 고장상태를 램프 표시하여 접속반(6)에 나가 있는 현장 관리자가 해당 역전력방지용 다이오드(12)의 정상이나 고장상태를 파악할 수 있도록 구성한 것이다.
상기와 같이 현장 관리자가 역전력방지용 다이오드별 개별상태 확인부(14)를 이용하면 접속반(6)내에 구비된 역전력방지용 다이오드(12)의 다양한 상태를 직관적으로 바로 파악할 수 있게 된다.
그리고 현장 관리자가 역전력방지용 다이오드(12)의 상태를 확인하고 고장이 났을 경우에는 고장난 역전력방지용 다이오드(12)를 개별적으로 쉽게 교체할 수 있도록 접속반 본체부(100)를 구성한다.
도 7은 본 발명에 따른 접속반(6)내 역전력방지용 다이오드(12)와 역전력방지용다이오드별 개별상태확인부(14)가 실장된 접속반 본체부(100)의 분리 사시 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 접속반(6)내에 취합 배열된 역전력방지용 다이오드(12)들과 역전력방지용다이오드별 개별상태확인부(14)가 실장된 접속반 본체부(100)의 결합 사시 구성도이다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 접속반 본체부(100)는, 취합 배열된 태양전지 스트링(2)별 역전력방지용 다이오드(12)들과, 역전력방지용 다이오드(12)가 작동시 발생되는 고열을 방출하기 위한 방열판재(30)와, 역전력방지용 다이오드(12)들의 리드단자(13)들을 고정 및 접속반용 회로부품들을 실장하는 통합회로기판(20)으로 구성한다.
본 발명에 따라 통합회로기판(20)은 절취홈선(24)을 따라 절취 분리가 가능한 통합회로기판(20)의 모듈구획영역(22)들을 구비하며, 역전력방지용 다이오드(12)들은 모듈별로 절취홈선(24)을 따라서 절취 분리가 가능한 통합회로기판(20)의 모듈구획영역(22) 각각에 (+)(-)리드단자(13)가 납땝 고정된다. 그리고 각 통합회로기판(20)의 모듈 구획영역(22)에는 각 역전력방지용 다이오드별 개별상태 확인부(14)를 구성하는 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)가 탑재되게 구성한다. 그리고, 방열성능을 높이기 위해 그리고 개별 교체도 가능하도록 역전력방지용 다이오드(12)의 박스형본체는 다수의 방열핀(34)을 갖는 방열판재(30)의 후부 안착홈(32)에 삽입되며, 히트싱크형의 볼트나 리벳 등의 체결부재(36)로 체결되게 구성한다.
현장 관리자는 통합회로기판(20)의 모듈구획영역(22)에 탑재된 역전력방지용 다이오드별 개별상태 확인부(14)의 운전상태 표시램프(L1)와 고장상태 표시램프(L2)를 보면 해당 역전력방지용 다이오드(12)의 정상여부를 바로 확인할 수 있는 것이다.
만일 어떤 역전력방지용 다이오드(12)가 고장이 나면 해당되는 역전력방지용 다이오드(12)의 리드단자(13)가 납땜고정된 통합회로기판(20)의 해당 모듈구획영역(22)을 절취홈선(24)을 따라 절취해 내고 방열판재(30)에 체결된 체결부재(26)를 해제하면 고장난 역전력방지용 다이오드(12)를 분리할 수 있다. 그리고 그 자리를 교체용 역전력방지용 다이오드(12)로 갈아끼워 체결고정하면 교체가 완료된다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)-- 태양전지 스트링 (2a)-- 태양전지모듈
(4)-- 태앵전지모듈 어레이 (6)-- 접속반
(8)-- 전력용 퓨즈 (10)-- 변류기
(12)-- 역전력방지용 다이오드 (13)-- 리드단자
(14)-- 역전력방지용다이오드별 개별상태 확인부
(14a)-- 운전상태 모니터링 회로부 (14b)-- 고장상태 모니터링 회로부
(L1)-- 운전상태 표시램프 (L2)-- 고장상태 표시램프
(16)-- 인버터 (20)-- 통합회로기판
(22)-- 모듈구획영역 (24)-- 절취홈선
(30)-- 방열판재 (32)-- 안착홈
(34)-- 방열핀 (100)-- 접속반 본체부

Claims (4)

  1. 태양광 발전시스템에서 다수의 태양전지 스트링들로부터 출력되는 직류전력을 병합하여 인버터로 제공하는 접속반을 구비하며, 접속반에는 각 태양전지 스트링과 인버터 사이에 연결되며 역전압이나 역전류로 인한 태양전지모듈의 손상방지를 위한 역전력방지용 다이오드를 각각 구비하는 태양광 접속반 역전력방지장치에 있어서,
    태양전지 스트링별 역전력방지용 다이오드들과 각 역전력방지용 다이오드에 각각 병렬로 연결되며 운전상태 표시램프가 포함된 다이오드운전 모니터링 회로부와 고장상태 표시램프가 포함된 다이오드고장 모니터링 회로부로 이루어진 역전력방지용다이오드 개별상태 확인부 각각을 상기 접속반내에 통합회로기판으로 취합되게 구성하되,
    상기 통합회로기판내의 각 역전력방지용 다이오드별 다이오드운전 모니터링 회로부는 역전력방지용 다이오드의 입출력단의 전압값을 상호 비교하여서 정상운전에서의 발전중 상태와 휴전중 상태를 파악하고 정상운전에서의 발전중 상태에서는 운전상태 표시램프가 점등되게 하고 정상운전에서의 휴전중 상태에서는 상기 운전상태 표시램프를 소등되게 하며, 상기 통합회로기판내의 각 역전력방지용 다이오드별 다이오드고장 모니터링 회로부는 역전력방지용 다이오드의 입출력단의 전압값을 비교하여서 고장시의 발전중 상태와 고장시의 휴전중 상태를 파악하고 단락고정시 및 개방고장시에 고장상태 표시램프를 점등되게 하여서, 접속반내의 통합회로기판에 취합된 역전력방지용 다이오드별의 운전상태 표시램프와 고장상태 표시램프의 점소등상태로 각 역전력방지용 다이오드의 현재 상태를 접속반이 있는 현장에서 바로 파악할 수 있도록 구성하며,
    상기 통합회로기판은, 취합된 다수의 역전력방지용 다이오드들중 고장난 다이오드의 개별교체가 가능하도록 각 역전력방지용 다이오드와 역전력방지용 다이오드별 개별상태 확인부가 통합회로기판의 모듈구획영역별로 구분 탑재되며, 상기 모듈구획영역별로는 분리 절취가 가능하게 절취홈선이 구분 형성되게 구성함을 특징으로 하는 태양광 접속반 역전력방지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통합회로기판의 각 모듈구획영역에는 구분 탑재된 각 역전력방지용 다이오드의 (+)(-)리드단자가 납땜 고정되며 각 역전력방지용 다이오드별 개별상태 확인부를 구성하는 상기 운전상태 표시램프와 고장상태 표시램프가 함께 탑재되게 구성함을 특징으로 하는 태양광 접속반 역전력방지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모듈구획영역들로 구분 구성된 통합회로기판과 상기 통합회로기판에 취합 배열된 태양전지 스트링별 역전력방지용 다이오드들과 상기 취합 배열된 역전력방지용 다이오드들의 작동시 발생되는 고열을 방출하기 위해 방열핀을 갖는 방열판재로 구성된 접속반 본체부를 구성하되, 방열성능 향상과 개별 교체가 가능하도록 방열판재의 후부 안착홈에 역전력방지용 다이오드의 박스형본체가 삽입되고 체결부재로 방열판재에 체결되게 구성함을 특징으로 하는 태양광 접속반 역전력방지장치.
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