KR101924478B1 - 전력상태 계측기능과 표시기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스의 id 부여방법 - Google Patents

전력상태 계측기능과 표시기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스의 id 부여방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력상태 계측 및 표시 기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스는, 태양광 모듈용 정션박스에 있어서, 정션박스(201)의 두 단자를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자 상부에 위치한 홀 센서를 이용하여 전류량을 파악하는 전류센서부(202a, 202b); 상기 두 단자의 전압을 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자에 전압 프로브를 이용하여 전위차를 파악하는 전압센서부(203); 상기 태양광 모듈(100)의 온도를 측정하는 온도센서부(204); 상기 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하고 제어하는 전력제어부(205); 변압 기능을 하는 DC-DC변환부(206); 상기 정션박스(201)와 상기 정션박스(201)의 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하여 관제서버(302)로 전송하는 역할을 하는 모니터링 장치(301)간 정보를 주고받도록 RS485 통신 또는 RFID, NFC, 지그비, 블루투스 중 한가지 방식의 근거리 무선통신 방식 중 한가지를 사용하되, 상기 태양광 모듈(100)의 정션박스(201)간의 통신에는 통신비용의 절감과 효율성을 위해 상기 RS485통신을 이용하고, 정션박스(201)와 모니터링 장치(301)간에는 통신오류를 줄이고 통신 비용을 절감되는 상기 RS485통신 또는 상기 근거리 무선통신 방식을 이용하여 통신하는 통신부(207); 및 상기 정션박스(201)의 외측에 설치되며 전력상태를 표시하는 상태표시부(208);를 포함하고, 상기 정션박스(201)와 연결되어 발전된 전력을 직류에서 교류로 바꾸고 원하는 주파수를 얻을 수 있는 인버터(303)를 더 포함하고, 상기 태양광 모듈(100)은 식별을 용이하게 하기 위하여 각각의 모듈(100)별로 ID를 부여하여 구분하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력상태 계측기능과 표시기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스의 ID 부여방법{JUNCTION BOX FOR A SOLAR CELL MODULE CONTAINS THE ELECTRIC POWER STATE MEASUREMENT AND DISPLAY FUNCTIONS AND ID SETTING METHOD}
본 발명은 태양광 모듈별 전력상태, 이상유무 및 온도를 파악할 수 있는 전력 상태 계측 및 표시 기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것이다.
태양전지는 여러 소재의 광전 효과 물질을 이용하여 태양광 에너지로부터 전력을 생산하는 소자이다.
이러한 태양전지는 일반적으로 P-N접합 반도체 셀을 이용하여 광기전력을 발생시키며, 여러 개의 태양전지 셀을 직병렬로 연결하여 특정 용량의 모듈을 구성하고, 모듈들을 연결하여 어레이로 구성하여 발전지역에 설치한다.
도 1은 종래의 태양광 모듈용 정션박스에 대한 개략도이다.
종래의 태양광 모듈용 정션박스는 박스, 케이블 및 커넥터로 구성되어 태양광 모듈의 집광판에서 빛을 받아 전기로 변환된 것을 축전기까지 전달하는 역할을 담당하는 장치로서, 태양광 모듈의 변환된 전기를 축전기까지 전달하는 기능만 가지고 있으며, 태양광 모듈의 전력 상태, 이상유무 및 온도 등을 계측하는 기능이 없어 태양광 모듈별 전력 발전 상태를 정확하게 파악하기 어렵거나 전력상태를 파악하고 제어하는 기능을 가진 장치를 별도로 태양광 모듈에 부착해야 하는 구조적 단점을 가지고 있다 .또한 별도의 장치 부착에 따른 비용 부담 및 부가적 장치의 설치에 따른 설치 비용 증가와 같은 단점을 가지고 있다.
KR 10-1240964 B1 KR 10-1077110 B1 KR 10-1156491 B1 KR 10-2011-0121034 A
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 태양광 모듈의 구동 상태를 모니터링하여 저장하고 작동 상태를 표시하며, 전력 및 온도 상태에 따른 장치의 이상유무를 알리고, 태양광 모듈의 발전을 제어하는 역할을 할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력상태 계측 및 표시 기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스는, 태양광 모듈용 정션박스에 있어서, 정션박스(201)의 두 단자를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자 상부에 위치한 홀 센서를 이용하여 전류량을 파악하는 전류센서부(202a, 202b); 상기 두 단자의 전압을 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자에 전압 프로브를 이용하여 전위차를 파악하는 전압센서부(203); 상기 태양광 모듈(100)의 온도를 측정하는 온도센서부(204); 상기 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하고 제어하는 전력제어부(205); 변압 기능을 하는 DC-DC변환부(206); 상기 정션박스(201)와 상기 정션박스(201)의 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하여 관제서버(302)로 전송하는 역할을 하는 모니터링 장치(301)간 정보를 주고받도록 RS485 통신 또는 RFID, NFC, 지그비, 블루투스 중 한가지 방식의 근거리 무선통신 방식 중 한가지를 사용하되, 상기 태양광 모듈(100)의 정션박스(201)간의 통신에는 통신비용의 절감과 효율성을 위해 상기 RS485통신을 이용하고, 정션박스(201)와 모니터링 장치(301)간에는 통신오류를 줄이고 통신 비용을 절감되는 상기 RS485통신 또는 상기 근거리 무선통신 방식을 이용하여 통신하는 통신부(207); 및 상기 정션박스(201)의 외측에 설치되며 전력상태를 표시하는 상태표시부(208);를 포함하고, 상기 정션박스(201)와 연결되어 발전된 전력을 직류에서 교류로 바꾸고 원하는 주파수를 얻을 수 있는 인버터(303)를 더 포함하고, 상기 태양광 모듈(100)은 식별을 용이하게 하기 위하여 각각의 모듈(100)별로 ID를 부여하여 구분하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 각 태양광 모듈별로 작동 상태를 모니터링하여 그 작동 상태를 표시할 수 있으며, 필요에 따라 각 태양광 모듈의 작동을 제어할 수 있어 효율적이고 안전한 태양광 발전시스템의 관리가 가능하게 하는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 정션박스 구성을 나타내는 개략도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 정보를 관제서버로 전달하는 과정을 나타내는 개략도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 ID를 부여하는 절차를 나타내는 순서도이다;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 정션박스 구성을 나타내는 개략도가 도시되어 있고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략도가 도시되어 있으며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 정보를 관제서버로 전달하는 과정을 나타내는 개략도가 도시되어 있고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 ID를 부여하는 절차를 나타내는 순서도가 도시되어 있다.
도 1에 도시되어 있는 종래방식의 정션박스(201a)는 태양광 모듈(100)에서 빛을 받아 전기로 변환된 것을 축전기까지 전달하는 역할을 담당하는 장치로서, 태양광 모듈(100)의 전력 상태나 이상유무 등을 계측하는 기능이 없어 각 모듈(100)별 발전 상태를 정확하게 파악하기 어렵거나 전력상태를 파악하고 제어하는 기능을 가진 장치를 별도로 태양광 모듈(100)에 부착해야 하는 구조적 단점을 가지고 있다. 또한 별도의 장치 부착에 따른 비용 부담 및 부가적 설치에 따른 설치 비용 증가와 같은 단점을 가지고 있다.
도 2 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 전력상태 계측 및 표시 기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스는 정션박스(201)의 두 단자를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류센서부(202a, 202b); 상기 두 단자의 전압을 측정하는 전압센서부(203); 상기 태양광 모듈(100)의 온도를 측정하는 온도센서부(204); 상기 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하고 제어하는 전력제어부(205); 변압 기능을 하는 DC-DC변환부(206); 상기 정션박스(201) 또는 모니터링 장치(301)와 정보를 주고받는 통신부(207); 정션박스(201)의 외측에 설치되며 전력상태를 표시하는 상태표시부(208)를 포함하는 것으로 구성된다.
구체적으로 상기 전류센서부(202a, 202b)는 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자 상부에 위치한 홀 효과 센서를 이용하여 전류량을 파악하고, 상기 전압센서부(203)는 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자에 전압 프로브를 이용하여 전위차를 파악한다.
상기 통신부(207)는 RS485 통신 또는 근거리 무선통신 방식 중 한가지를 사용한다.
구체적으로 전력상태 등의 정보를 모니터링 장치(301)에 전달하는데 있어서 통신비용의 절감과 효율성을 위하여 태양광 모듈(100)의 정션박스(201)간의 통신에는 RS485통신을 이용하고 정션박스(201)와 모니터링 장치(301)간에는 RS485통신 또는 근거리 무선통신 방식을 이용하여 통신하도록 함으로서 통신오류를 줄이고 통신 비용을 절감하는 효과를 가진다.
구체적으로 상기 근거리 무선통신은 RFID, NFC, 지그비, 블루투스 중 한가지 방식을 사용할 수 있으며, 주로 지그비 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 모니터링 장치(301)는 상기 정션박스(201)의 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하여 관제서버(302)로 전송하는 역할을 하는 장치를 의미한다.
상기 태양광 모듈(100)은 식별을 용이하게 하기 위하여 각각의 모듈(100)과 연결된 정션박스(201)에 ID를 부여하여 구분한다. 상기와 같은 ID를 이용하여 각각의 태양광 모듈(100)의 이상유무를 모니터링 장치(301)에 전달하거나 관제서버(302)의 명령을 수행하는 작업을 용이하게 할 수 있다.
일반적으로 태양광 모듈(100)은 개별적으로 설치되는 것이 아니라 도 3에 나타낸 것처럼 다수 개의 모듈(100)들이 행과 열을 이루어 설치되는 집합체로 구성되므로 각각의 모듈(100)에 ID를 부여하여 위치를 파악하고 관리하는 것이 매우 중요하다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 태양광 모듈용 정션박스에 ID를 부여하는 방법은 태양광 모듈(100)과 정션박스(201)를 설치(A1)하고 각 열의 정션박스(201) 수를 ID입력장치(모니터링 장치도 가능)에 입력(A2)하는 설치단계(A); 상기 각 열별 첫번째(B1) 정션박스(201)와 ID입력장치를 RS485케이블로 연결(B2)하고 ID를 입력 및 저장(B3)하는 제1입력단계(B); 각 열의 두 번째 이상(B4)의 정션박스(201)와 그 이전 정션박스(201)간 RS485케이블을 연결하고 ID를 입력 및 저장(B5)하는 제2입력단계(B'); 제1,2입력단계(B,B')에서 입력한 ID입력값과 해당 열의 박스(201) 수가 일치하는 지 확인하는 중간확인단계(C,C'); 상기 중간확인단계(C,C')에서 ID입력값과 해당 열의 박스(201) 수가 일치할 경우 마지막 열까지 완료하였는지 확인하는 최종확인단계(D);으로 이루어진다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 태양광 모듈
201 : 정션박스
202a, 202b : 전류센서부
203 : 전압센서부
204 : 온도센서부
205 : 전력제어부
206 : DC-DC변환부
207 : 통신부
208 : 상태표시부
301 : 모니터링 장치
302 : 관제서버
303 : 인버터

Claims (1)

  1. 태양광 모듈용 정션박스에 있어서, 정션박스(201)의 두 단자를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자 상부에 위치한 홀 센서를 이용하여 전류량을 파악하는 전류센서부(202a, 202b)와, 상기 두 단자의 전압을 측정하도록 상기 정션박스(201) 내부의 양극 및 음극 출력단자에 전압 프로브를 이용하여 전위차를 파악하는 전압센서부(203)와, 상기 태양광 모듈(100)의 온도를 측정하는 온도센서부(204)와, 상기 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하고 제어하는 전력제어부(205)와, 변압 기능을 하는 DC-DC변환부(206)와, 상기 정션박스(201)와 상기 정션박스(201)의 전류, 전압, 온도 데이터를 취합하여 관제서버(302)로 전송하는 역할을 하는 모니터링 장치(301)간 정보를 주고받도록 RS485 통신 또는 RFID, NFC, 지그비, 블루투스 중 한가지 방식의 근거리 무선통신 방식 중 한가지를 사용하는 통신부(207) 및 상기 정션박스(201)의 외측에 설치되며 전력상태를 표시하는 상태표시부(208)를 포함하고, 상기 정션박스(201)와 연결되어 발전된 전력을 직류에서 교류로 바꾸고 원하는 주파수를 얻을 수 있는 인버터(303)를 더 포함하는 것으로 구성된 전력상태 계측 및 표시 기능이 내장된 태양광 모듈용 정션박스의 ID 부여방법에 있어서,

    상기 태양광 모듈(100)과 정션박스(201)를 설치(A1)하고 각 열의 정션박스(201) 수 i,j값을 ID입력장치에 입력(A2)하는 설치단계(A);
    i=1, j=1로 셋팅하는 단계(B1);
    i번째 열의 j번째 박스와 ID입력장치간에 485통신용 케이블 연결하는 단계(B2);
    i번째 열의 j번째 박스에 ID입력장치를 통해 j번째 ID 입력 및 저장하는 단계(B3);
    j=i번째 열의 박스수인지 판단하는 단계(C);
    상기 C단계에서, j=i번째 열의 박스수인 경우, 단계 D로 이동하는 단계;
    상기 C단계에서, j=i번째 열의 박스수가 아닌 경우, j=j+1로 셋팅하는 단계(B4);
    j-1번째 박스와 j번째 박스간 485 케이블을 연결하고 자동으로 j번째 ID입력 및 저장하는 단계(B5);
    j=i번째 열의 박스수인지 확인하는 단계(C');
    j=i번째 열의 박스수가 아닌 경우, 상기 B4단계로 돌아가는 단계;
    j=i번째 열의 박스수인 경우, i=정션박스 열의 수인지 확인하는 단계(D);
    i=정션박스 열의수와 일치하는 경우, 종료하는 단계;
    i=정션박스 열의 수가 아닌 경우, i=i+1로 셋팅하고, 상기 B2단계로 이동하면서 j=1로 셋팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 정션박스의 ID 부여방법.
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