KR101891156B1 - 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 그룹의 각 셀마다 온도 감지용 센서를 설치하고, 태양전지 그룹의 온도를 서로 비교하여 태양전지 그룹의 냉각여부를 정확하게 판단 제어할 수 있도록 한 것이다. 본 발명은 태양전지 그룹의 온도를 감지하는 온도센서; 온도센서에서 감지된 온도값을 처리하여 일조량에 따라 감지된 온도값이 정상인지 여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 각 그룹을 정상 또는 비정상으로 분류한 후, 비정상인 그룹이 정상인 그룹에 대해 미치는 온도영향을 분석하여 냉각장치로 하여금 냉각 준비 또는 냉각을 실행하도록 제어하는 제어부; 및 제어부의 제어에 의해 특정 그룹에 대한 냉각을 준비 또는 실행하는 냉각부를 포함하여 구성된다.

Description

태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치 {Cooling Control System for Photovoltaic Power Generation System According to the Effect of Temperature between Photovoltaic Group}

본 발명은 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 태양전지 그룹에 구성된 각 셀마다 온도 감지용 센서를 설치하고, 태양전지 그룹간 간섭에 의한 온도변화 추이를 분석하여 태양전지 그룹의 냉각여부를 정확하게 판단 제어할 수 있도록 한 것이다.

태양광 발전설비 냉각장치로는 대한민국 특허공개 제10-2017-0025183호가 있다.

이 기술은, 태양광 모듈이 설치되는 장소로서 집광이 용이하도록 주로 지붕이나, 건물벽, 주차장 지붕 등과 같이 사람이 접근하기 곤란한 장소에 경사지게 설치된 경우에는 작업자가 직접 살수기 등을 통해 태양광 모듈을 세척할 경우 작업능률이 현저하게 떨어지고, 작업자의 피로도를 가중시키거나, 세척하는 작업도중에 바닥으로 떨어지는 추락사고가 발생할 수도 있고, 태양광 모듈을 훼손시킬 수 있는 문제점이 발생할 우려가 높을 뿐만 아니라, 태양 전지판이 과열되었을 경우에는 이를 감지하여 냉각시켜주어야 하나 이를 위한 특별한 방법을 제공하지 못한다는 단점이 있고, 살수기 등은 강한 수압으로 인해 세척수의 소모량이 많아 친환경적이지 못할뿐더러 물이 절대적으로 부족한 사막지대나 물의 공급이 원활하지 못한 오지에서는 물의 수급이 어려워 실효성에서 많은 어려움이 있음을 해소하고자 창안된 것으로서, 냉각수를 펌핑하는 펌프, 펌핑된 냉각수를 저장하는 저장탱크, 저장탱크로부터 공급된 냉각수를 압축, 저장하는 압력탱크, 압력탱크를 통해 공급된 냉각수를 분사하는 냉각수 분사수단, 경사지게 다단으로 설치된 태양광 어레이의 주변에 설치되는 냉각수 분사수단에 의해 태양광 모듈 표면에 냉각수를 분사하되, 냉각수 분사수단을 선택적으로 제어하여 분사 내지 정지를 수행하는 제어부를 포함하여 이루어진 태양광 발전설비의 냉각 및 세척장치이다.

이 기술에 따르면, 태양광 모듈표면으로 냉각수 분사수단에 의해서 냉각수를 분사하고, 분사량을 적절히 조절할 수 있어 냉각수 소비의 최소화 및 냉각효율을 극대화할 수 있어 모듈표면온도가 특히 높은 여름철이나 항상 높은 온도가 유지되는 사막지대에서 적은 물소비로 높은 효율상승을 가능케 하는 효과가 발생한다.

또한, 압력탱크를 통해 냉각수의 분사시마다 펌프의 지속적인 기동 없이 압력탱크 내 압력만으로도 일정시간 분사가 가능하도록 하여, 전기의 사용을 최소화할 수 있으며, 냉각수 분사수단에 적용된 스프레이 노즐의 특성상 기동하지 않을 시에도 노즐로 흐르는 누수량이 적어 작동하지 않을 시에도 밸브에서 노즐말단까지의 저장되어 있는 냉각수의 누수량을 최소화할 수 있고, 이러한 말단 분사노즐의 특징으로 인해 배관에 상시 물이 가득찬 상태로 유지되어 밸브 작동시에는 지연시간 없이 즉각적인 냉각수의 분사가 가능한 효과가 발생한다.

그러나 이 기술은 하드웨어적인 구성으로 이루어져서, 태양광 발전설비를 기구적으로 냉각시키는 방법에 대한 기술일 뿐, 보다 정밀하게 태양광 발전설비의 온도를 판단하고, 그에 맞게 냉각기술을 적용하는 수준에는 미치지 못하는 단점이 있다.

또 다른 종래기술로는, 대한민국 특허공개 제10-2012-0136818호가 있다.

이 기술은, 태양전지 모듈의 열화, 수명 단축 그리고 출력저하 문제를 해결하기 위해 구성된 분무수단이 태양 빛이 강열한 여름철에 사용될 경우, 물이 분출되는 동안에만 태양전지 모듈을 냉각시킬 수 있을 뿐, 냉각 직후 모듈의 온도가 대기온도만큼 다시 상승하여 지속적인 냉각효과를 기대하기 어려운 단점이 있어 태양광 발전효율은 태양전지 모듈의 온도 차이에 따라 불균일한 상태를 보이게 됨을 해소하고자 창안된 것으로서, 일정각도 경사지게 배치되는 태양전지 모듈; 및 내부에 물 수용공간이 형성되며 상기 태양전지 모듈의 후면에 접촉되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 설치되어 물을 상기 물 수용공간으로 인입시키는 인입관과, 상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 물 수용공간으로부터 오버플로우되는 물을 인출시키는 인출관이 구비된 냉각부재를 포함하는 태양광 발전설비의 냉각장치이다.

이 기술에 따르면, 접촉에 의한 간접 냉각 방식으로 태양전지 모듈을 지속적으로 냉각시킬 수 있어 태양광 발전효율을 항상 일정하게 유지할 수 있게 하는 효과가 발생한다.

그러나 이 기술 또한, 하드웨어적인 구성으로 이루어져서, 태양광 발전설비를 기구적으로 냉각시키는 방법에 대한 기술일 뿐, 보다 정밀하게 태양광 발전설비의 온도를 판단하고, 그에 맞게 냉각기술을 적용하는 수준에는 미치지 못하는 단점이 있다.

1. 대한민국 특허공개 제10-2017-0025183호 2. 대한민국 특허공개 제10-2012-0136818호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 태양전지 그룹의 각 셀마다 온도 감지용 센서를 설치하고, 태양전지 그룹의 온도를 서로 비교하여 태양전지 그룹의 냉각여부를 정확하게 판단 조치할 수 있도록 한, 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치를 제공하는데 있다.

기타 본 발명의 목적들은 이하에서 설명하는 바에 따라 유추 가능할 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치는,

태양전지 그룹의 온도를 감지하는 온도센서;

상기 온도센서에서 감지된 온도값을 처리하여 일조량에 따라 감지된 온도값이 정상인지 여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 각 그룹을 정상 또는 비정상으로 분류한 후, 비정상 그룹이 정상 그룹에 대해 미치는 온도영향을 분석하여 냉각장치로 하여금 냉각 준비 또는 냉각을 실행하도록 제어하는 제어부; 및

상기 제어부의 제어에 의해 특정 그룹에 대한 냉각을 준비 또는 실행하는 냉각부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 제어부는 각 그룹의 온도센서로부터 입력되는 온도값을 처리하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 서로 비교하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 처리하여 비정상 그룹에 대해 냉각을 실행하는 프로그램, 비정상 그룹에 영향을 받는 타 그룹의 온도 변화 추이 분석 프로그램, 상기 타 그룹의 온도변화 추이 분석을 토대로 냉각 준비단계 또는 냉각단계가 실행되도록 제어하는 프로그램이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 각 태양전지 그룹은 복수 개의 셀로 구성되며, 셀에는 각각 온도센서가 설치된 것을 특징으로 한다

본 발명에서, 태양전지 그룹의 온도는 각 셀의 온도의 평균값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 비정상 그룹과 가장 접촉면적이 큰 타 그룹의 온도 변화 추이가 분석되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행함과 동시에 가장 접촉면적이 큰 타 그룹의 온도 변화 추이가 분석되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행함과 동시에 비정상 그룹에 대한 온도 변화 추이도 함께 분석되며, 소정 시간내에 기준 온도값으로 내려가지 않는 경우 그룹의 구성요소 또는 냉각부가 비정상인 것으로 판단되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 태양전지 그룹들은 그 경계면에 열전도매질이 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각제어장치에 따르면, 태양전지 그룹의 온도를 서로 비교하여 특정 그룹에서 발생되는 온도가 다른 그룹에 미치는 영향을 분석하고, 그 분석결과를 토대로 태양전지 그룹의 냉각준비 또는 냉각을 제어할 수 있도록 한 것으로서, 단순하게 현재 온도에 국한하여 냉각을 결정하는 것에서 더 나아가 향후 온도변화까지 예측하여 냉각을 실행함으로써 신속 정확한 냉각이 가능하여 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 태양전지 그룹의 구성요소, 온도센서, 냉각장치의 정상 또는 비정상 판단이 구분되어 또는 동시에 이루어짐으로써 정확한 냉각이 가능하다.

도 1은 본 발명의 태양전지 그룹의 예시도.
도 2는 본 발명의 제어 구성도.
도 3은 본 발명의 태양전지 그룹의 정상 또는 비정상임에 기초하여 특정 그룹이 타 그룹에 영향을 미치는 것을 분석하는 예시도.
도 4는 각 그룹의 현재 온도 또는 온도 변화 추이에 따라 냉각부를 작동 제어하는 예시도.
도 5는 본 발명의 전체 동작 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 그룹의 예시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 태양전지를 복수 개의 그룹으로 분류하고, 이들 그룹간에 서로 영향을 미치는 온도를 분석하여 그 분석결과에 따라 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행한다.

본 발명은 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되는 특징을 이용하며, 다른 실시예로서 각 그룹의 경계면에 열전도매질을 별도로 구성할 수 있다.

본 발명은 비정상 그룹에 대해서는 당연히 냉각이 실행되지만, 타 그룹에 대해서는 냉각 준비단계와 냉각 단계로 구분하여 냉각이 실행되도록 제어한다. 즉 비정상 그룹에 대한 냉각 실행과 별도로, 타 그룹에 대한 온도 영향을 분석하며, 온도 변화 추이에 따라 타 그룹에 대한 냉각을 준비하거나 실행하도록 하는 것이다.

본 발명은 비정상 그룹에 대한 냉각과, 비정상 그룹에 대한 냉각이 정상적으로 이루어지는지와, 정상 그룹의 비정상 그룹으로부터의 온도 영향을 각각 구분하여 또는 동시에 판단한다. 이러한 판단동작은 온도와 시간 그리고 태양전지 그룹의 구성요소의 정상 또는 비정상, 냉각장치의 정상 또는 비정상, 온도센서의 정상 또는 비정상 등이 고려되어 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 태양전지는 복수 개의 셀이 소정 형태로 구성되어 소정 장소에 설치될 수 있으며, 이들 복수 개의 셀들은 각각 소정개수(도 1에서는 4개씩)로 묶여 그룹을 형성할 수 있다.

이들 태양전지 그룹들은 도면에 도시된 바와 같이 각각 11, 12, 13 및 14로 구분될 수 있으며, 이들 각각의 그룹에 포함된 셀에는 모두 온도감지용 센서(부호 생략)가 설치된다. 즉 그룹(11)에 속한 셀(11a, 11b, 11c, 11d), 그룹(12)에 속한 셀(12a, 12b, 12c, 12d), 그룹(13)에 속한 셀(13a, 13b, 13c, 13d), 그룹(14)에 속한 셀(14a, 14b, 14c, 14d)에 모두 센서가 설치되는 것이다.

이들 센서들은 감지된 온도값을 제어부에 입력하여 처리하도록 한다.

상기 제어부는 각 태양전지 그룹의 셀마다의 온도값을 처리하여 각 태양전지 그룹별 평균 온도값을 산출하게 된다. 즉 그룹(11)에 속한 셀(11a, 11b, 11c, 11d)에 설치된 4 개의 센서에 의해 감지된 온도값이 예를 들어 각각 100℃, 105℃, 95℃, 110℃라고 가정할 경우, 그 평균 온도값인 102.5℃를 그룹(11)의 온도값으로 판단하는 것이다.

이와 마찬가지로 그룹(12, 13, 14)에 속한 셀에 설치된 센서에 의해 감지된 온도값도 각 그룹마다 온도 평균값을 산출하여 각 그룹(12, 13, 14)의 온도값으로 판단한다.

이러한 상태에서 그룹 전체에 가해지는 일조량은 정상적이지만 각 그룹별로 서로 상이한 온도값을 나타나는 경우, 정상적인 일조량하에서의 기준 온도값을 바탕으로 정상 또는 비정상 그룹으로 분류 판단한다.

본 발명은 일단 그룹에서 감지되는 온도값을 토대로 정상 또는 비정상으로 분류한 후, 비정상인 그룹의 타 그룹에 대한 온도영향을 판단하게 된다. 이러한 판단동작에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 각 그룹(11, 12, 13, 14)은 전력측정부(20)에 각각 연결될 수 있다. 즉 각 그룹에서 생성된 전력들이 전력측정부(20)에 의해 각각 측정되어 후술하는 제어부에 입력되며, 제어부에서는 상기 센서에서 입력된 온도값과 전력측정부에서 입력된 전력값을 비교 분석하여 각 그룹의 냉각여부를 결정할 수 있다.

전력측정부(20)는 각 그룹(11, 12, 13, 14)이 예를 들어 정상적인 일조량 또는 정상적인 온도인 경우 또는 비정상적인 일조량 또는 비정상적인 온도인 경우 등에 따라 달라질 수 있는 전력을 측정하여 태양전지의 정상동작 여부를 판단하기 위한 데이터로서 제공할 수 있다.

따라서 예를 들어 정상적인 일조량 하에서도 각 그룹의 온도 차이에 따라 각 전력측정부(20)에서 측정되는 전력값은 서로 동일하지 않을 수 있으며, 예를 들어 정상적인 일조량이지만 비정상적인 온도를 나타내는 그룹에서 측정되는 전력값은 정상적인 전력값 100 대비 80일 수 있다.

본 발명의 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각제어장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 각 태양전지 그룹의 온도를 감지하기 위해 각 그룹에 구성될 셀마다 설치된 온도센서(10)와, 각 그룹에서 생성된 전력들을 측정하여 상기 온도센서(10)에서 감지된 온도값과 비교 분석한 후, 각 그룹의 냉각여부를 결정할 수 있도록 하는 전력측정부(20)가 구성된다.

또한, 본 발명의 장치는 상기 온도센서(10) 및 전력측정부(20)에서 측정된 온도값 및 전력값을 비교분석한 결과, 또는 온도센서(10)에서 감지된 온도값을 처리하여 일조량에 따라 감지된 온도값이 정상인지 여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 각 그룹을 정상 또는 비정상으로 분류한 후, 비정상 그룹이 정상 그룹에 대해 미치는 온도영향을 분석하여 냉각장치로 하여금 냉각 준비 또는 냉각으로 돌입하도록 제어하는 등, 본 발명 장치의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 제어에 의해 특정 그룹에 대한 냉각을 준비 또는 실행하는 냉각부(40)가 구성된다.

상기 제어부(30)는 각 그룹의 온도센서로부터 입력되는 온도값을 처리하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 서로 비교하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 처리하여 비정상 그룹에 대해 냉각을 실행하는 프로그램, 비정상 그룹의 타 그룹에 대한 온도 영향 정도, 즉 비정상적 그룹에 영향을 받는 타 그룹의 온도 변화 추이 분석 프로그램, 상기 타 그룹의 온도변화 추이 분석을 토대로 냉각 준비단계 또는 냉각단계가 실행되도록 제어하는 프로그램 등이 구비된다.

상기 냉각부(40)는 각 그룹(11, 12, 13, 14)마다 구성될 수도 있고, 하나가 구성되어 전체 그룹(11, 12, 13, 14)에 대해 통합적으로 또는 선별적으로 냉각을 실행할 수도 있다. 또한, 냉각부(40)는 물을 이용한 냉각, 냉매를 이용한 냉각 등을 이용하며, 그 이외 냉각 방법이라도 제한이 없다. 예를 들어 냉매를 이용한 냉각방법의 경우, 태양전지 그룹간 경계면에 냉매 파이프를 설치할 수 있으며, 제어부의 제어를 받는 냉매제공장치가 별도로 구성될 수 있다. 즉 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 제어부는 냉매제공장치를 제어하여 냉매가 냉매 파이프를 통해 흐르면서 냉각되도록 하는 것이다. 이때, 냉매 파이프를 각 태양전지 그룹마다 별도로 설치하여 비정상 그룹에 해당하는 냉매 파이프에만 냉매가 흘러 냉각되도록 할 수도 있다. 상기 온도센서(10)에 의해 감지되는 온도를 토대로 한 각 그룹(11, 12, 13, 14)의 정상 또는 비정상은, 첫째, 각 그룹(11, 12, 13, 14)에서 감지되는 각각의 온도가 서로 분리되어 개별적으로 판단될 수 있으며, 둘째, 비정상 그룹의 온도에 영향을 받는 타 그룹이 추후 더 상승된 온도에 도달할 수 있다는 분석에 기초하여 최종적으로 정상 또는 비정상으로 판단될 수 있다.

이와 같이 그룹간 온도 영향에 따른 정상 또는 비정상은 온도가 서로 다른 두 물체가 접촉되면 고온측에서 저온측으로 열이 이동하는 현상을 이용하게 된다.

상기 둘째는 비정상 예비단계 및 비정상(확정) 단계로 다시 세분화될 수 있다. 비정상 예비단계는 냉각 준비단계이고, 비정상 단계는 실제로 실행되는 냉각 단계에 해당된다.

즉 단계를 세분화함에 따라 타 그룹의 비정상적인 온도의 영향으로 추후 일정시점에 도달할 때 본래 감지되어야 할 온도에 비해 더 상승된 온도값이 감지될 수 있음을 미리 예측하면서 그에 맞게 조치할 수 있도록 한다.

특정 그룹의 타 그룹에 대한 영향을 판단하는 방법에 대해 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

만일 그룹(11)의 온도가 비정상인 것으로 판단될 경우, 그룹(11)과 가장 접촉면적이 큰 그룹(12, 13)의 온도변화 추이를 분석하게 된다. 즉 열전도 현상을 기초로 그룹(11)의 비정상적인 온도가 그룹(12, 13)을 비정상적인 상태로 만들 수 있음을 가정하는 것이다. 따라서 그룹(11)에 대한 냉각 상태에서의 온도변화와 그룹(12, 13)의 온도변화가 서로 연관되어 처리된다.

이때, 상기에서 언급되었지만 그룹(11)의 온도가 비정상이면 냉각부(40)를 가동하여 그룹(11)의 온도를 정상으로 복귀시키는 동작이 다른 동작, 예컨데 온도변화 추이분석 등의 동작과 함께 실행될 수 있다.

그룹(11)이 비정상임에 따라 냉각부(40)를 작동하여 냉각을 실행하였는데도 불구하고, 그룹(11)의 온도가 정상으로 복귀되기까지 시간이 예정보다 오래 걸리거나 또는 냉각부(40)가 아예 제대로 작동하지 않는 등, 여러 가지 사정이 발생할 수 있는데 이에 대해서는 별도로 고려한다. 즉 그룹의 온도 변화를 토대로 한 정상 또는 비정상 판단시, 그룹의 구성 요소들의 상태도 적용할 수 있으며 이를 설명하면 다음과 같다.

각 그룹별로 온도가 감지되면, 감지된 온도값이 제어부에서 처리되어 각 그룹의 정상 또는 비정상이 판단된다. 이때에는 각 그룹에 속하는 구성요소들의 정상 또는 비정상 그리고 예를 들어 먼지 등의 축적으로 인한 비정상 등은 고려하지 않는다.

그 후, 적어도 어느 하나의 그룹이 비정상인 것으로 판단되면, 제어부(30)는 냉각부(40)를 작동시켜 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행하는 것과 동시에 또는 별도로 이러한 비정상적인 온도가 현재시점에서 정상적인 타 그룹에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지를 판단한다.

이러한 판단결과, 비정상 그룹과 정상 그룹 모두 미래 일정시점의 온도가 재판단되며, 이러한 재판단의 결과, 타 그룹이 미래 일정시점에 비정상이 될 것이라고 예측되는 경우, 제어부(30)는 일단 냉각부(40)를 제어하여 냉각 준비 단계에 돌입하도록 한다.

또는 매우 가까운 시간내에, 예를 들어 온도변화 추이를 더 분석하는 것보다 즉시 냉각을 실행하는 것이 낫다고 판단되는 온도 변화 발생시에는 제어부(30)는 더 이상 지체하지 않고 해당 그룹에 대한 냉각을 실행하도록 냉각부(40)를 제어한다.

이러한 제어를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이, 온도는 냉각 준비온도와 냉각 온도로 별도로 구분되어 관리된다.

냉각 준비온도는 냉각 대기(스탠바이)상태에 돌입할 온도를 의미하고, 냉각 온도는 냉각부가 극히 짧은 시간내에 또는 즉시 작동에 돌입해야 할 온도를 의미한다.

따라서 냉각 준비단계와 냉각 단계는 어느 하나의 그룹이라도 온도가 비정상일 경우 타 그룹에 미치는 영향을 분석한 결과를 토대로 이루어진다. 예를 들어 정상적인 온도를 100℃라고 가정할 경우 이 온도가 20℃ 이상을 초과하는 상태에서 그 유지시간이 10분을 넘어서면서도 뚜렷하게 저하될 기미가 보이지 않는 경우에 냉각 준비단계에 돌입할 수 있으며, 10분을 넘어서면서 온도가 10℃를 추가로 초과하는 경우 즉시 냉각 단계에 돌입할 수 있다.

도 5를 참조하여 본 발명의 태양전지 그룹의 온도를 기초로 한 정상 또는 비정상과, 어느 하나의 그룹의 비정상으로 인해 타 그룹에 영향을 미치는지 여부에 따라 냉각준비단계 또는 냉각단계에 돌입하는 등, 본 발명의 전체적인 동작 흐름을 설명한다.

먼저, 각 그룹별 온도가 온도센서(20)에 의해 감지된 후, 제어부(30)에 입력되어 처리된다(S10).

제어부(30)는 이들 감지된 각 그룹별 온도값을 처리하여 미리 저장 관리되는 기준 온도값과 비교하여 정상인지 또는 비정상인지를 판단한다. 이때, 상기 기준 온도값은 정상적인 일조량에서의 온도값과, 비정상적인 일조량에서의 온도값이 모두 저장 관리될 수 있다. 즉 비정상적인 일조량이라도 그에 맞는 온도값만 감지되면, 이를 정상적인 것으로 판단하게 된다.

제어부(30)에서의 판단결과, 그룹 모두가 정상인 것으로 판단되면, 대기 상태로 돌입한다.

반면, 어느 하나의 그룹이라도 비정상인 것으로 판단되면, 제어부(30)는 그 그룹에 대해서는 냉각부(40)를 작동시켜 냉각시키도록 한다.

이와 동시에, 그 그룹에 가장 많은 면적이 접촉된 타 그룹, 본 발명의 예시에서는 두 개 그룹의 온도 변화 추이를 분석하게 된다. 이러한 동작은 그들 그룹에 각각 설치된 온도센서(20)에 의해 감지된 온도값을 토대로 이루어지며, 상술한 바와 같이 온도 변화 추이를 분석하게 된다.

일정시간 동안의 온도 변화 추이를 분석하여도 별다른 온도 변화가 없는 경우, 비정상 그룹으로부터 타 그룹에 대한 온도영향은 없는 것으로 판단한다. 이에 따라 제어부(30)는 냉각부(40)에 대해 타 그룹에 대한 냉각 준비 또는 냉각 단계에 돌입할 것을 제어할 필요가 없게 된다.

그러나 비정상 그룹에 대한 냉각이 실행됨에도 불구하고 온도가 기준 온도값으로 내려오지 않을 경우, 타 그룹에 대한 냉각 준비 단계 또는 냉각 단계에 돌입하기 위한 제어 동작은 계속된다.

즉 예를 들어 냉각이 일정시간 동안 실행되더라도 비정상인 그룹의 온도가 정상으로 복귀하지 않을 경우에는 이 그룹은 비정상인 것으로 유지되며, 이때 이 그룹의 어느 구성 요소의 고장으로 말미암아 온도가 기준 온도값으로 내려오지 않는지 판단하는 동작은 수행하지 않지만, 타 그룹에 대하여 미치는 영향을 분석하는 동작은 유지되는 것이다.

한편, 냉각부를 작동됨에도 불구하고 비정상 그룹의 온도가 일정시간내에 기준 온도값으로 내려오지 않는 경우, 이는 그룹 자체의 고장 또는 냉각부의 고장인 것으로 판단된다.

냉각부의 고장으로 판단하는 것은, 냉각부의 기능, 즉 물을 사용하는 것인지 또는 냉매를 사용하는 것인지 등에 따라 그 기능이 정상적으로 수행되는지를 체크하면 될 것이다.

반면, 그룹 자체의 고장인 것으로 판단하는 것은, 더 세부적으로 들어가서 온도센서의 고장인지 또는 먼지 등 각 셀의 위에 누적딘 오염물질 때문인지 등으로 구분해서 판단된다. 이를 위해서는 온도센서의 고장을 판단하는 동작이 이루어져야 하며, 먼지센서 등을 이용한 먼지 누적량을 판단하는 수단이 구성되어야 할 것이다.

한편, 상기 셀에 누적되는 먼지의 량은 감지되는 온도값과 비교하여 분석될 수도 있다. 즉 일조량과 온도센서 그리고 그룹을 구성하는 요소들이 모두 정상임에도 불구하고, 온도가 비정상으로 감지되는 경우에는 축적된 먼지로 인해 그룹이 정상적인 온도로 복귀가 늦어진다던가 또는 불가능하게 되는 것으로 판단할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

제1 실시예에서 설명하였듯이 본 발명은 열전도 현상을 이용하여 그룹간 온도 영향을 분석하고, 그에 따라 냉각장치를 제어하는 것이다.

다른 실시예에서는 도 6에 도시된 태양전지 그룹간 경계선에 열전도가 양호하게 이루어질 수 있는 매질(50)을 구성한다. 즉 그룹 상호간에 서로 열전도가 이루어지되, 이를 특수한 재질로 구성된 열전도매질(50)을 통해서 보다 양호하게 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예는 예를 들어 태양전지 그룹의 구성요소가 모두 정상이고, 먼지 등 태양전지의 발전 효율을 저하시키는 요소가 없다는 전제하에서 매우 유용하다.

즉 태양전지 그룹(11)의 온도가 120℃이고, 그에 맞닿은 태양전지 그룹(12)의 온도가 90℃일 경우, 태양전지로부터 가장 효율적으로 전력이 생성되는 온도가 예를 들어 100℃라고 가정할 경우, 태양전지 그룹(11)으로부터 태양전지 그룹(12)으로 소정 열이 전도되어 거의 평형을 이룰 수 있을 것이다.

따라서 이러한 경우에는 냉각장치를 작동시키는 경우가 많이 줄어들 수 있을 것이다.

태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예중에서 일부분의 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다.

10 : 온도센서 11, 12, 13, 14 : 태양전지 그룹
20 : 전력측정부 30 : 제어부
40 : 냉각부 50 : 열전도매질

Claims (8)

1. 태양전지 그룹의 온도를 감지하는 온도센서;
   상기 온도센서에서 감지된 온도값을 처리하여 일조량에 따라 감지된 온도값이 정상인지 여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 각 그룹을 정상 또는 비정상으로 분류한 후, 비정상 그룹이 정상 그룹에 대해 미치는 온도영향을 분석하여 냉각장치로 하여금 냉각 준비 또는 냉각 실행을 제어하도록
   각 태양전지 그룹의 온도센서로부터 입력되는 온도값을 처리하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 서로 비교하는 프로그램, 각 그룹의 온도값을 처리하여 비정상 그룹에 대해 냉각을 실행하는 프로그램, 비정상 그룹에 영향을 받는 타 그룹의 향후 온도 변화 추이 분석 프로그램, 타 그룹의 향후 온도 변화 추이 분석을 토대로 냉각 준비단계 또는 냉각단계가 실행되도록 제어하는 프로그램이 구비된 제어부; 및
   상기 제어부의 제어에 의해 특정 그룹에 대한 냉각을 준비 또는 실행하는 냉각부를 포함하여 구성되며,
   상기 태양전지 그룹 중 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행함과 동시에 비정상 그룹에 대한 온도 변화 추이도 함께 분석되며, 소정 시간내에 기준 온도값으로 내려가지 않는 경우 그룹의 구성요소 또는 냉각부가 비정상인 것으로 판단되고,
   상기 태양전지 그룹 중 적어도 어느 하나의 태양전지 그룹이 비정상일 경우, 비정상 그룹에 대한 냉각을 실행함과 동시에 가장 접촉면적이 큰 타 그룹의 온도 변화 추이가 분석되며,
   상기 태양전지의 정상 온도값은 정상적인 일조량에서의 온도값과, 비정상적인 일조량이라도 그에 맞는 온도값만 감지되면, 이를 정상적인 것으로 판단하도록 비정상적인 일조량에서의 온도값이 모두 저장 관리되고,
   타 그룹의 비정상적인 온도의 영향으로 추후 일정시점에 도달할 때 본래 감지되어야 할 온도에 비해 더 상승된 온도값이 감지될 수 있음을 미리 예측하여
   비정상 그룹과 정상 그룹 모두 미래 일정시점의 온도가 재판단되며, 그 결과, 소정 그룹이 미래 일정시점에 비정상이 될 것이라고 예측되는 경우, 냉각 준비 단계에 돌입하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 태양전지 그룹은 복수 개의 셀로 구성되며, 셀에는 각각 온도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 태양전지 그룹의 온도는 각 셀의 온도의 평균값인 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 태양전지 그룹들은 그 경계면에 열전도매질이 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 태양전지 그룹 상호간 온도영향에 따른 냉각 제어장치.

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