KR101938382B1 - 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템은 태양광 패널을 이용하여 태양 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 2개 이상의 태양광 모듈과, 상기 2개 이상의 태양광 모듈로부터 출력되는 직류 전류를 한데 모아 태양광 인버터로 전달하는 접속반, 및 상기 접속반으로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 부하(Load)로 전달하는 태양광 인버터로 구성된 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 2개 이상의 태양광 모듈 각각으로부터 출력되는 직류 전압을 측정하는 전압 측정 수단과; 상기 2개 이상의 태양광 모듈 각각으로부터 출력되는 직류 전류를 측정하는 전류 측정 수단; 상기 2개 이상의 태양광 모듈을 설치한 어레이로 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 측정 수단; 상기 전압 측정 수단과 전류 측정 수단에 의해 측정된 각 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이로 입사되는 일사량을 중앙 무선 수신 모듈로 무선 송신하는 태양광 모듈측 무선 송신 모듈; 상기 접속반에서 발생된 아크(Arc)를 검출하고 아크 검출시 접속반과 태양광 인버터 사이에 연결된 전력선을 차단하는 아크(ARC) 검출 수단; 상기 접속반으로부터 발생된 지락 전류를 검출하는 지락 전류 검출 수단; 상기 아크 검출 수단에 의해 검출된 접속반 내 아크 발생 여부와 상기 지락 전류 검출 수단에 의해 검출된 접속반 내 지락 전류 발생 여부를 상기 중앙 무선 수신 모듈로 무선 송신하는 접속반측 무선 송신 모듈; 상기 태양광 모듈측 무선 송신 모듈로부터 송신된 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 상기 접속반측 무선 송신 모듈로부터 송신된 접속반 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부를 수신받아 중앙 모니터링 모듈로 전달하는 중앙 무선 수신 모듈; 및 상기 중앙 무선 수신 모듈로부터 전달된 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류, 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 접속반 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부, 그리고 인버터로부터 전달된 인버터의 출력 전력을 디스플레이(Display)하는 중앙 모니터링(Monitoring) 모듈로 이루어진다.
Description
본 발명은 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 발전 중 발생된 아크 및 지락을 검출하여 태양광 접속반의 전기 화재를 사전에 예방하고, 태양광 모듈의 발전 상황과 고장 여부를 실시간으로 통합 모니터링하여 태양광 패널의 고장을 진단할 수 있는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
최근 고유가가 지속되는 가운데 이산화탄소 배출 억제 등 지구 온난화 방지를 위한 각국 정부의 정책적 지원을 바탕으로 세계 태양광 산업 규모는 매년 성장하고 있다.
태양광 발전시스템을 구성하는 핵심 부품인 태양전지(PV) 모듈은 반도체 소자인 태양전지 수십 개가 직·병렬로 연결되어 태양 빛에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전장치로, 태양광 발전시스템을 구성하는 부품 중에서 가장 고가이면서 시스템의 수명을 좌우한다.
태양 전지 모듈의 수명은 원래 20년 이상으로 반영구적으로 사용이 가능하며, 한번 설치해 놓으면 유지 보수 비용이 전혀 들지 않고, 설치 장소에 따라서 소형에서부터 대형까지 시스템의 규모를 결정할 수 있다.
그러나 실제 현장에 설치되어 있는 상당수의 태양전지모듈은 약 5년이 경과하면 태양광 모듈의 탈색 또는 고장 등으로 인하여 5∼25 % 가량의 전기적 성능이 감소하는 것으로 나타났다.
최근에 생산되는 제품은 성능이 향상되었으나 먼지 제거와 이상 발생시에 조기 대처하지 않으면 발전 효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.
태양광 모듈에서 발생한 고장만 정확하게 진단하여도 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있으므로 모듈의 상태를 진단하는 고장 진단 모듈의 개발은 매우 중요하다.
태양광 발전 시스템은 다양한 부분에서 고장이 발생할 가능성이 높으나, 태양광 시스템은 무음으로 동작하고, 가동부도 없어 표면상 작동하고 있는지, 정지되어 있는지, 최대한 성능을 발휘하고 있는지 또는 일부 고장이 발생하였는지 파악하기 어렵다.
또한, 태양광 발전 시스템은 태양광을 이용하여 직류 전기를 발생하는 태양 전지 어레이와, 태양 전지 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 태양 전지 어레이와 인버터 사이에 전기 배선의 결선을 용이하게 하고 단락이나 누전 사고시 전기 회로를 보호하는 태양광 접속반 및 인버터로부터 출력된 교류 전원을 소비하는 부하로 구성될 수 있다.
한편, 태양광 접속반에서 아크가 발생되면 15ms 내지 25ms 시간 내에 온도와 압력이 최대치에 도달하여 태양광 접속반의 내부 기기가 소손될 수 있으며 내부 기기의 소손에 의해 2차 피해가 발생 될 수도 있다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 태양광 접속반에서 누설 전류가 발생되면 화재로 이어질 수 있고, 감전 사고가 발생 될 수도 있다는 문제점이 있었다.
현재 태양광 발전 시스템은 태양광 접속반 내에서 아크나 누설 전류가 발생된다 하더라도 시설 관리자는 태양광 접속반에 대한 현장 상황을 즉각 보고받을 수 없어 상황 대처가 늦어질 수 밖에 없기 때문에 태양광 발전 시스템이 소손될 수 있다는 문제점이 있었고, 부하에 공급되는 전류가 단절되어 2차 피해가 발생 될 수 있다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1679829"호의 "태양광 발전 시스템"이 출원되어 등록되었는데, 상기 태양광 발전 시스템은 태양광 어레이; 인버터; 상기 태양광 어레이 및 상기 인버터 사이에 설치되는 태양광 접속반을 포함하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 인버터 및 상기 태양광 접속반 중 적어도 어느 하나에는, 로고스키 코일로 이루어져 아크 신호를 검출하는 아크검출부; 누설 전류를 검출하는 누설전류검출부; 이온식 연기 센서로 이루어져 연기 발생을 검출하는 연기발생검출부; 상기 태양광 어레이 및 상기 인버터 사이의 전류 흐름을 선택적으로 차단하는 트립제어부; 상기 아크검출부, 상기 누설전류검출부 및 상기 연기발생검출부로부터 검출된 신호에 따라 상기 트립제어부를 작동시키고, 경보를 발생시키는 컨트롤러부; 상기 태양광 접속반의 외부에 설치되어 상기 태양광 접속반의 화재징후를 포함한 동작 상태를 육안으로 실시간 감시하도록 하는 디스플레이를 구비한다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈의 접속반 내에서 아크나 누설 전류가 발생했을 때 1차측 전기 선로를 차단하여 화재나 감전 사고를 막고, 아크나 누설 전류 발생 사실을 시설 관리자에게 즉각적으로 통보함으로써 최대한 빠른 시일 내에 고장 부분이 원상 복구될 수 있도록 한 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 태양광 발전 장치의 원활한 관리를 위하여 태양광 발전 장치로부터 무선 데이터를 수집하는 무선 데이터 수집 장치를 개발하고 상기 무선 데이터 수집 장치를 통해 확보된 데이터를 통하여 태양광 발전량 예측 장치를 개발하며 상기 태양광 발전량 예측 장치를 이용하여 태양광 패널의 고장을 진단하고 태양광 발전 장치의 발전량을 모니터링할 수 있는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템은 태양광 패널을 이용하여 태양 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 2개 이상의 태양광 모듈과, 상기 2개 이상의 태양광 모듈로부터 출력되는 직류 전류를 한데 모아 태양광 인버터로 전달하는 접속반, 및 상기 접속반으로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 부하(Load)로 전달하는 태양광 인버터로 구성된 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 2개 이상의 태양광 모듈 각각으로부터 출력되는 직류 전압을 측정하는 전압 측정 수단과; 상기 2개 이상의 태양광 모듈 각각으로부터 출력되는 직류 전류를 측정하는 전류 측정 수단; 상기 2개 이상의 태양광 모듈을 설치한 어레이로 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 측정 수단; 상기 전압 측정 수단과 전류 측정 수단에 의해 측정된 각 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이로 입사되는 일사량을 중앙 무선 수신 모듈로 무선 송신하는 태양광 모듈측 무선 송신 모듈; 상기 접속반에서 발생된 아크(Arc)를 검출하고 아크 검출시 접속반과 태양광 인버터 사이에 연결된 전력선을 차단하는 아크(ARC) 검출 수단; 상기 접속반으로부터 발생된 지락 전류를 검출하는 지락 전류 검출 수단; 상기 아크 검출 수단에 의해 검출된 접속반 내 아크 발생 여부와 상기 지락 전류 검출 수단에 의해 검출된 접속반 내 지락 전류 발생 여부를 상기 중앙 무선 수신 모듈로 무선 송신하는 접속반측 무선 송신 모듈; 상기 태양광 모듈측 무선 송신 모듈로부터 송신된 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 상기 접속반측 무선 송신 모듈로부터 송신된 접속반 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부를 수신받아 중앙 모니터링 모듈로 전달하는 중앙 무선 수신 모듈; 및 상기 중앙 무선 수신 모듈로부터 전달된 태양광 모듈별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류, 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 접속반 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부, 그리고 인버터로부터 전달된 인버터의 출력 전력을 디스플레이(Display)하는 중앙 모니터링(Monitoring) 모듈로 이루어진다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈의 접속반 내에서 아크나 누설 전류가 발생했을 때 1차측 전기 선로를 차단하여 화재나 감전 사고를 막고, 아크나 누설 전류 발생 사실을 시설 관리자에게 즉각적으로 통보함으로써 최대한 빠른 시일 내에 고장 부분이 원상 복구될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 태양광 발전 장치의 원활한 관리를 위하여 태양광 발전 장치로부터 무선 데이터를 수집하는 무선 데이터 수집 장치를 개발하고 상기 무선 데이터 수집 장치를 통해 확보된 데이터를 통하여 태양광 발전량 예측 장치를 개발함으로써 상기 태양광 발전량 예측 장치를 이용하여 태양광 패널의 고장을 진단하고 태양광 발전 장치의 발전량을 모니터링할 수 있다.
도면 1은 본 발명의 개요도,
도면 2는 본 발명의 제어 블록도,
도면 3은 중앙 모니터링 모듈의 제어 블록도,
도면 4는 전압 측정 수단의 제어 블록도,
도면 5는 전류 측정 수단의 제어 블록도,
도면 6은 일사량 측정 수단의 제어 블록도,
도면 7은 일사량 측정 수단의 제어 회로도,
도면 8은 아크(ARC) 검출 수단의 제어 블록도,
도면 9는 아크 검출 수단의 제어 회로도,
도면 10은 지락 전류 검출 수단의 제어 블록도.
도면 2는 본 발명의 제어 블록도,
도면 3은 중앙 모니터링 모듈의 제어 블록도,
도면 4는 전압 측정 수단의 제어 블록도,
도면 5는 전류 측정 수단의 제어 블록도,
도면 6은 일사량 측정 수단의 제어 블록도,
도면 7은 일사량 측정 수단의 제어 회로도,
도면 8은 아크(ARC) 검출 수단의 제어 블록도,
도면 9는 아크 검출 수단의 제어 회로도,
도면 10은 지락 전류 검출 수단의 제어 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템은 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 태양광 패널을 이용하여 태양 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 2개 이상의 태양광 모듈(1)과, 상기 2개 이상의 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 직류 전류를 한데 모아 태양광 인버터(5)로 전달하는 접속반(3), 및 상기 접속반(3)으로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 부하(Load)로 전달하는 태양광 인버터(5)로 구성된 태양광 발전 시스템(A)에 있어서, 상기 2개 이상의 태양광 모듈(1) 각각으로부터 출력되는 직류 전압을 측정하는 전압 측정 수단(7)과; 상기 2개 이상의 태양광 모듈(1) 각각으로부터 출력되는 직류 전류를 측정하는 전류 측정 수단(9); 상기 2개 이상의 태양광 모듈(1)을 설치한 어레이에 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 측정 수단(11); 상기 전압 측정 수단(7)과 전류 측정 수단(9)에 의해 측정된 각 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이로 입사되는 일사량을 중앙 무선 수신 모듈(13)로 무선 송신하는 태양광 모듈측 무선 송신 모듈(15); 상기 접속반(3)에서 발생된 아크(Arc)를 검출하고 아크 검출시 접속반(3)과 태양광 인버터(5) 사이에 연결된 전력선을 차단하는 아크(ARC) 검출 수단(17); 상기 접속반(3)으로부터 발생된 지락 전류를 검출하는 지락 전류 검출 수단(19); 상기 아크 검출 수단(17)에 의해 검출된 접속반(3) 내 아크 발생 여부와 상기 지락 전류 검출 수단(19)에 의해 검출된 접속반(3) 내 지락 전류 발생 여부를 상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로 무선 송신하는 접속반측 무선 송신 모듈(21); 상기 태양광 모듈측 무선 송신 모듈(15)로부터 송신된 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 상기 접속반측 무선 송신 모듈(21)로부터 송신된 접속반(3) 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부를 수신받아 중앙 모니터링 모듈(23)로 전달하는 중앙 무선 수신 모듈(13); 및 상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로부터 전달된 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류, 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 접속반(3) 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부, 그리고 태양광 인버터(5)로부터 전달된 태양광 인버터(5)의 출력 전력을 디스플레이(Display)하는 중앙 모니터링(Monitoring) 모듈(23)로 이루어진다.
상기 중앙 모니터링 모듈(23)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 외부 통신망을 통해 기상청 날씨 정보를 수신받는 기상청 데이터 수신 모듈(231)과; 상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로부터 전송된 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량과 상기 기상청 데이터 수신 모듈(231)로부터 수신받은 기상청 날씨 정보, 그리고 각 태양광 모듈(1)별 발전량을 시간순으로 저장하는 데이터 베이스(232); 및 상기 데이터 베이스(232)에 저장된 시간대별 일사량과 기상청 날씨 정보 그리고 태양광 모듈(1)별 발전량을 참고하여 장래 기상청 예보에 따른 태양광 모듈(1)별 발전량을 예측하는 발전량 예측 모듈(233)을 더 포함한다.
상기 전압 측정 수단(7)은 도면 4에 도시한 바와 같이, 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전압을 측정하기 위해 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전압을 소정 비율로 낮추는 전압 감쇄부(71)와; 상기 전압 감쇄부(71)로부터 출력되는 전압을 소정 이득(Gain) 증폭시키는 전압 측정용 신호 증폭부(72); 상기 전압 측정용 신호 증폭부(72)로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 전압 측정용 A/D 변환부(73); 및 상기 전압 측정용 A/D 변환부(73)로부터 출력되는 디지털 값을 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전압으로 환산하는 전압 환산부(74)로 이루어진다.
상기 전류 측정 수단(9)은 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전류를 측정하기 위해 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전류를 센싱한 다음, 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전류를 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전류에 비례하거나 반비례하는 전압 신호로 변환하는 전류 측정용 신호 변환부(91)와; 상기 전류 측정용 신호 변환부(91)로부터 출력되는 전압을 소정 이득(Gain) 증폭시키는 전류 측정용 신호 증폭부(92); 상기 전류 측정용 신호 증폭부(92)로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 전류 측정용 A/D 변환부(93); 및 상기 전류 측정용 A/D 변환부(93)로부터 출력되는 디지털 값을 상기 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 전류로 환산하는 전류 환산부(94)로 이루어진다.
상기 일사량 측정 수단(11)은 도면 6에 도시한 바와 같이, 상기 태양광 어레이로 입사되는 광량에 비례하는 mV 단위의 전압을 출력하는 일사 센서(111)와; 상기 일사 센서(111)로부터 출력되는 mV 단위 전압을 증폭시키는 차동 신호 증폭부(112); 상기 차동 신호 증폭부(112)의 기준 전압(DC Offset) 레벨을 조정하는 제로점 조정부(113); 상기 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하는 노이즈 감쇄부(114); 상기 노이즈 감쇄부(114)로부터 출력되는 아날로그 형태의 전압을 디지털 값으로 변환하는 일사량 측정용 A/D 변환부(115); 및 상기 일사량 측정용 A/D 변환부(115)로부터 출력되는 디지털 값을 일사량으로 환산하는 일사량 환산부(116)로 이루어질 수 있다.
상기 차동 신호 증폭부(112)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 증폭 게인(Gain)을 조정하기 위한 제1 저항(1121)이 연결되고 비반전 입력 단자에 일사 센서(111)의 플러스(+)극 출력 단자가 연결되는 제1 연산 증폭기(1122)와; 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 증폭 게인(Gain)을 조정하기 위한 제2 저항(1123)이 연결되고 비반전 입력 단자가 일사 센서(111)의 마이너스(-)극 출력 단자에 연결되는 제2 연산 증폭기(1124); 일단이 상기 제1 연산 증폭기(1122)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 상기 제2 연산 증폭기(1124)의 반전 입력 단자에 연결되는 제3 저항(1125); 일단이 상기 제1 연산 증폭기(1122)의 출력 단자에 연결된 제4 저항(1126); 일단이 상기 제2 연산 증폭기(1124)의 출력 단자에 연결된 제5 저항(1127); 반전 입력 단자에 상기 제4 저항(1126)의 타단이 연결되고 비반전 입력 단자에 제5 저항(1127)의 타단이 연결되며 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 제6 저항(1128)이 연결된 제3 연산 증폭기(1129); 및 일단이 상기 제3 연산 증폭기(1129)의 비반전 입력 단자에 연결된 제7 저항(11210); 상기 제6 저항(1128)에 병렬 연결되어 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하여 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 신호를 안정화시키는 제1 커패시터(11211); 및 상기 제7 저항(11210)에 병렬 연결되어 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하여 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 신호를 안정화시키는 제2 커패시터(11212)로 이루어져, 상기 제4 저항(1126)값과 제5 저항(1127)값이 동일하고, 상기 제6 저항(1128)값과 제7 저항(11210)값이 동일할 때 일사 센서(111)의 플러스(+)극 출력 단자와 마이너스(-)극 출력 단자 사이의 전압차를 
배 증폭한다.
상기 제로점 조정부(113)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 입력단이 전원 연결된 제8 저항(1131)과; 캐소드(Cathode)단이 상기 제8 저항(1131)의 출력단에 연결되고 애노드(Anode)단이 접지되어 캐소드(Cathode) 단을 통해 제너 전압(Vref)이 출력되는 제1 제너 다이오드(1132)(Zener diode); 비반전 입력 단자가 상기 제1 제너 다이오드(1132)의 캐소드 단자에 연결된 제4 연산 증폭기(1133); 컬렉터(Collector) 단자가 전원 연결되고 베이스(Base) 단자가 상기 제4 연산 증폭기(1133)의 출력 단자에 연결된 NPN 트랜지스터(1134); 일단이 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자에 연결된 제1 정전압 조정 저항(1135); 일단이 상기 제1 정전압 조정 저항(1135)의 타단과 상기 제4 연산 증폭기(1133)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 접지된 제2 정전압 조정 저항(1136); 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 비반전 입력 단자가 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자에 연결되며 출력 단자가 상기 차동 신호 증폭부(112)에 갖추어진 제7 저항(11210)의 타단에 연결되어 비반전 입력 단자로 입력된 전압을 감쇄없이 상기 제7 저항(11210)으로 전달하는 제5 연산 증폭기(1137); 및 한쪽 전극이 상기 제5 연산 증폭기(1137)의 출력 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지되어 상기 제5 연산 증폭기(1137)로부터 출력되는 교류 성분을 접지로 내보내는 평활 콘덴서(1138)로 이루어져, 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자로부터 
이 출력된다.
상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터 단자로부터 출력되는 전압이 떨어져 상기 제2 정전압 조정 저항(1136)의 양단 전압이 제1 제너 다이오드(1132)의 제너 전압보다 낮아지면 상기 제4 연산 증폭기(1133)로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되고 상기 NPN 트랜지스터(1134)는 턴 온(Turn on)되어 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자로부터 출력되는 전압을 높이게 된다.
반면, 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터 단자로부터 출력되는 전압이 높아져 상기 제2 정전압 조정 저항(1136)의 양단 전압이 제1 제너 다이오드(1132)의 제너 전압보다 높아지면 상기 제4 연산 증폭기(1133)로부터 로우(Low) 디지털 신호가 출력되고 상기 NPN 트랜지스터(1134)는 턴 오프(Turn off)되어 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터 단자로부터 출력되는 전압이 낮아지게 된다.
따라서, 상기 과정이 순간적이고, 지속적으로 반복되어 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터 단자에서는 부하(Load) 저항에 따라 낮아지거나 높아지지 않는 고정 전압이 출력된다.
상기 노이즈 감쇄부(114)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 일단이 상기 차동 신호 증폭부(112)의 출력단에 연결된 제9 저항(1141)과; 한쪽 전극이 상기 제9 저항(1141)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 제3 커패시터(1142)로 이루어져, 상기 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 신호 중 
이상의 교류 신호를 감쇄한다.
상기 아크(ARC) 검출 수단(17)은 도면 8에 도시한 바와 같이, 상기 접속반(3)으로부터 출력되는 고전류를 계측하기 위해 상기 고전류를 고전류에 비례하는 저전류로 변환하는 아크 계측용 변류기(171)와; 상기 아크 계측용 변류기(171)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 계측하기 위해 상기 아크 계측용 변류기(171)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환한 다음 변환된 전압 신호를 소정 이득 증폭하며 증폭된 전압 신호 중 아크 주파수 대역을 가진 전압 신호를 통과시키는 신호 조정부(172); 고정된 직류 전압을 발생하는 문턱 전압 발생부(173); 상기 신호 조정부(172)로부터 출력되는 전압이 문턱 전압 발생부(173)로부터 출력되는 직류 전압 이상일 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면, 상기 신호 조정부(172)로부터 출력되는 전압이 문턱 전압 발생부(173)로부터 출력되는 직류 전압 미만일 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 구형파 발생부(174); 상기 구형파 발생부(174)로부터 출력되는 구형파 주파수를 계측한 다음, 계측된 구형파 주파수가 아크 주파수 대역 범주 내에 있을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 계측된 구형파 주파수가 아크 주파수 대역 범주 밖에 있을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 주파수 계측부(175); 상기 주파수 계측부(175)로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되어 내부 장착된 발광 소자가 점등되었을 때 내부 장착된 포토 트랜지스터(Photo Transistor)가 턴 온(Turn on)되는 반면 상기 주파수 계측부(175)로부터 로우(Low) 디지털 신호가 출력되어 내부 장착된 발광 소자가 소등되었을 때 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn off)되는 포토 커플러(176)(Photo coupler); 상기 포토 커플러(176)에 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 온(Trun On) 되었을 때 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 상기 포토 커플러(176)에 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn Off) 되었을 때 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 SSR 구동 신호 발생부(177); 상기 SSR 구동 신호 발생부(177)로부터 하이(High) 디지털 신호를 입력받았을 경우 내부 스위치를 폐쇄하여 선로 차단용 릴레이(179)의 전원 코일에 전원을 공급하는 반면 상기 SSR 구동 신호 발생부(177)로부터 로우(Low) 디지털 신호를 입력받았을 경우 내부 스위치를 개방하여 선로 차단용 릴레이(179)의 전원 코일에 전원 공급을 차단하는 솔리드 스테이트 릴레이(178)(Solid State Relay); 및 상기 솔리드 스테이트 릴레이(178)를 통해 전원 코일로 전류가 입력되었을 때 닫혀 있던 B접점 스위치를 열어 접속반(3)으로부터 태양광 인버터(5)로 입력되는 전류를 차단하는 선로 차단용 릴레이(179)를 포함한다.
상기 문턱 전압 발생부(173)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 일단이 전원 연결된 제10 저항(1731)과; 캐소드(Cathode) 단자가 상기 제10 저항(1731)의 타단에 연결되고 애노드(Anode) 단자가 접지되어 캐소드(Cathode) 단자를 통해 제너 전압을 출력하는 제2 제너 다이오드(1732); 입력단이 상기 제2 제너 다이오드(1732)의 캐소드 단자에 연결된 제11 저항(1733); 일단이 상기 제11 저항(1733)의 출력단에 연결되고 내부 저항비에 따라 제11 저항(1733)으로부터 출력된 전압을 분압한 다음 분압된 전압을 분압 출력단을 통해 출력하는 가변 저항(1734); 입력단이 상기 가변 저항(1734)의 타단에 연결되고 출력단이 접지된 제12 저항(1735); 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 비반전 입력 단자가 상기 가변 저항(1734)의 분압 출력단에 연결되어 상기 가변 저항(1734)의 분압 출력단을 통해 출력된 전압을 감쇄없이 구형파 발생부(174)로 전달하는 제6 연산 증폭기(1736)로 이루어져, 상기 가변 저항(1734)의 저항비에 따라 제6 연산 증폭기(1736)로부터 출력되는 정전압 레벨(Level)이 조정된다.
상기 구형파 발생부(174)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 비반전 입력 단자로 상기 신호 조정부(172)의 출력 신호가 입력되고 반전 입력 단자로 상기 문턱 전압 발생부(173)의 출력 신호가 입력되어 신호 조정부(172)의 출력 전압이 문턱 전압 발생부(173)의 출력 전압보다 높을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 신호 조정부(172)의 출력 전압이 문턱 전압 발생부(173)의 출력 전압보다 낮을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 제7 연산 증폭기(1741)를 포함한다.
상기 SSR 구동 신호 발생부(177)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 입력단이 전원 연결되고 출력단이 포토 커플러(176)에 갖추어진 포토 트랜지스터의 컬렉터(Collector) 단자에 연결된 제13 저항(1771)과; 입력단이 상기 제13 저항(1771)의 출력단에 연결되고 출력단이 PNP 트랜지스터(1773)의 베이스(Base) 단자에 연결된 제14 저항(1772); 에미터(Emitter) 단자가 전원 연결된 PNP 트랜지스터(1773);및 입력단이 상기 PNP 트랜지스터(1773)의 컬렉터(Collector) 단자에 연결되고 출력단이 접지된 제15 저항(1774)으로 이루어져, 상기 포토 커플러(176)에 갖추어진 포토 트랜지스터가 턴 온되면 상기 PNP 트랜지스터(1773)가 턴 온(Turn-on)되어 PNP 트랜지스터(1773)의 컬렉터 단자로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되는 반면, 상기 포토 커플러(176)에 갖추어진 포토 트랜지스터가 턴 오프되면 상기 PNP 트랜지스터(1773)가 턴 오프(Turn-off)되어 PNP 트랜지스터(1773)의 컬렉터 단자로부터 로우(Low) 디지털 신호가 출력된다.
상기 지락 전류 검출 수단(19)은 도면 10에 도시한 바와 같이, 상기 접속반(3)과 접지 사이에 연결된 접지 선로를 흐르는 전류를 감지한 다음 감지된 전류를 전압 신호로 변환하는 지락 전류 계측용 변류기(191)와, 상기 지락 전류 계측용 변류기(191)로부터 출력되는 미소 전압을 증폭하는 지락 전류 검출용 증폭기(192), 상기 지락 전류 검출용 증폭기(192)로부터 출력되는 고주파 노이즈 성분을 감쇄하는 필터(Filter)부(193), 상기 필터부(193)로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 지락 전류 검출용 A/D 변환부(194), 및 상기 지락 전류 검출용 A/D 변환부(194)로부터 출력되는 디지털 값을 지락 전류값으로 환산하는 지락 전류 환산부(195)로 이루어질 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(1)의 접속반(3) 내에서 아크나 누설 전류가 발생했을 때 1차측 전기 선로를 차단하여 화재나 감전 사고를 막고, 아크나 누설 전류 발생 사실을 시설 관리자에게 즉각적으로 통보함으로써 최대한 빠른 시일 내에 고장 부분이 원상 복구될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 태양광 발전 장치의 원활한 관리를 위하여 태양광 발전 장치로부터 무선 데이터를 수집하는 무선 데이터 수집 장치를 개발하고 상기 무선 데이터 수집 장치를 통해 확보된 데이터를 통하여 태양광 발전량 예측 장치를 개발함으로써 상기 태양광 발전량 예측 장치를 이용하여 태양광 패널의 고장을 진단하고 태양광 발전 장치의 발전량을 모니터링할 수 있다.
1. 태양광 모듈 3. 접속반
5. 태양광 인버터 7. 전압 측정 수단
71. 전압 감쇄부 72. 전압 측정용 신호 증폭부
73. 전압 측정용 A/D 변환부 74. 전압 환산부
9. 전류 측정 수단 91. 전류 측정용 신호 변환부
92. 전류 측정용 신호 증폭부 93. 전류 측정용 A/D 변환부
94. 전류 환산부
11. 일사량 측정 수단 111. 일사 센서
112. 차동 신호 증폭부 1121. 제1 저항
1122. 제1 연산 증폭기 1123. 제2 저항
1124. 제2 연산 증폭기 1125. 제3 저항
1126. 제4 저항 1127. 제5 저항
1128. 제6 저항 1129. 제3 연산 증폭기
11210. 제7 저항 11211. 제1 커패시터
11212. 제2 커패시터 113. 제로점 조정부
1131. 제8 저항 1132. 제1 제너 다이오드
1133. 제4 연산 증폭기 1134. NPN 트랜지스터
1135. 제1 정전압 조정 저항 1136. 제2 정전압 조정 저항
1137. 제5 연산 증폭기 1138. 평활 콘덴서
114. 노이즈 감쇄부 1141. 제9 저항
1142. 제3 커패시터 115. 일사량 측정용 A/D 변환부
116. 일사량 환산부 13. 중앙 무선 수신 모듈
15. 태양광 모듈측 무선 송신 모듈 17. 아크 검출 수단
171. 아크 계측용 변류기 172. 신호 조정부
173. 문턱 전압 발생부 1731. 제10 저항
1732. 제2 제너 다이오드 1733. 제11 저항
1734. 가변 저항 1735. 제12 저항
1736. 제6 연산 증폭기 174. 구형파 발생부
1741. 제7 연산 증폭기 175. 주파수 계측부
176. 포토 커플러 177. SSR 구동 신호 발생부
1771. 제13 저항 1772. 제14 저항
1773. PNP 트랜지스터 1774. 제15 저항
178. 솔리드 스테이트 릴레이 179. 선로 차단용 릴레이
19. 지락 전류 검출 수단 191. 지락 전류 계측용 변류기
192. 지락 전류 검출용 증폭기 193. 필터부
194. 지락 전류 검출용 A/D 변환부 195. 지락 전류 환산부
21. 접속반측 무선 송신 모듈 23. 중앙 모니터링 모듈
231. 기상청 데이터 수신 모듈 232. 데이터 베이스
233. 발전량 예측 모듈
5. 태양광 인버터 7. 전압 측정 수단
71. 전압 감쇄부 72. 전압 측정용 신호 증폭부
73. 전압 측정용 A/D 변환부 74. 전압 환산부
9. 전류 측정 수단 91. 전류 측정용 신호 변환부
92. 전류 측정용 신호 증폭부 93. 전류 측정용 A/D 변환부
94. 전류 환산부
11. 일사량 측정 수단 111. 일사 센서
112. 차동 신호 증폭부 1121. 제1 저항
1122. 제1 연산 증폭기 1123. 제2 저항
1124. 제2 연산 증폭기 1125. 제3 저항
1126. 제4 저항 1127. 제5 저항
1128. 제6 저항 1129. 제3 연산 증폭기
11210. 제7 저항 11211. 제1 커패시터
11212. 제2 커패시터 113. 제로점 조정부
1131. 제8 저항 1132. 제1 제너 다이오드
1133. 제4 연산 증폭기 1134. NPN 트랜지스터
1135. 제1 정전압 조정 저항 1136. 제2 정전압 조정 저항
1137. 제5 연산 증폭기 1138. 평활 콘덴서
114. 노이즈 감쇄부 1141. 제9 저항
1142. 제3 커패시터 115. 일사량 측정용 A/D 변환부
116. 일사량 환산부 13. 중앙 무선 수신 모듈
15. 태양광 모듈측 무선 송신 모듈 17. 아크 검출 수단
171. 아크 계측용 변류기 172. 신호 조정부
173. 문턱 전압 발생부 1731. 제10 저항
1732. 제2 제너 다이오드 1733. 제11 저항
1734. 가변 저항 1735. 제12 저항
1736. 제6 연산 증폭기 174. 구형파 발생부
1741. 제7 연산 증폭기 175. 주파수 계측부
176. 포토 커플러 177. SSR 구동 신호 발생부
1771. 제13 저항 1772. 제14 저항
1773. PNP 트랜지스터 1774. 제15 저항
178. 솔리드 스테이트 릴레이 179. 선로 차단용 릴레이
19. 지락 전류 검출 수단 191. 지락 전류 계측용 변류기
192. 지락 전류 검출용 증폭기 193. 필터부
194. 지락 전류 검출용 A/D 변환부 195. 지락 전류 환산부
21. 접속반측 무선 송신 모듈 23. 중앙 모니터링 모듈
231. 기상청 데이터 수신 모듈 232. 데이터 베이스
233. 발전량 예측 모듈
Claims (6)
- 태양광 패널을 이용하여 태양 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 2개 이상의 태양광 모듈(1)과, 상기 2개 이상의 태양광 모듈(1)로부터 출력되는 직류 전류를 한데 모아 태양광 인버터(5)로 전달하는 접속반(3), 및 상기 접속반(3)으로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 부하(Load)로 전달하는 태양광 인버터(5)로 구성된 태양광 발전 시스템(A)에 있어서,
상기 2개 이상의 태양광 모듈(1) 각각으로부터 출력되는 직류 전압을 측정하는 전압 측정 수단(7)과;
상기 2개 이상의 태양광 모듈(1) 각각으로부터 출력되는 직류 전류를 측정하는 전류 측정 수단(9);
상기 2개 이상의 태양광 모듈(1)을 설치한 어레이에 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 측정 수단(11);
상기 전압 측정 수단(7)과 전류 측정 수단(9)에 의해 측정된 각 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이로 입사되는 일사량을 중앙 무선 수신 모듈(13)로 무선 송신하는 태양광 모듈측 무선 송신 모듈(15);
상기 접속반(3)에서 발생된 아크(Arc)를 검출하고 아크 검출시 접속반(3)과 태양광 인버터(5) 사이에 연결된 전력선을 차단하는 아크(ARC) 검출 수단(17);
상기 접속반(3)으로부터 발생된 지락 전류를 검출하는 지락 전류 검출 수단(19);
상기 아크 검출 수단(17)에 의해 검출된 접속반(3) 내 아크 발생 여부와 상기 지락 전류 검출 수단(19)에 의해 검출된 접속반(3) 내 지락 전류 발생 여부를 상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로 무선 송신하는 접속반측 무선 송신 모듈(21);
상기 태양광 모듈측 무선 송신 모듈(15)로부터 송신된 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류 그리고 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 상기 접속반측 무선 송신 모듈(21)로부터 송신된 접속반(3) 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부를 수신받아 중앙 모니터링 모듈(23)로 전달하는 중앙 무선 수신 모듈(13);
및 상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로부터 전달된 태양광 모듈(1)별 직류 출력 전압과 직류 출력 전류, 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량, 접속반(3) 내 아크 또는 지락 전류 발생 여부, 그리고 인버터로부터 전달된 인버터의 출력 전력을 디스플레이(Display)하는 중앙 모니터링(Monitoring) 모듈(23)로 이루어지고,
상기 아크(ARC) 검출 수단(17)은 상기 접속반(3)으로부터 출력되는 고전류를 계측하기 위해 상기 고전류를 고전류에 비례하는 저전류로 변환하는 아크 계측용 변류기(171)와;
상기 아크 계측용 변류기(171)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 계측하기 위해 상기 아크 계측용 변류기(171)의 2차측 출력 단자로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환한 다음 변환된 전압 신호를 소정 이득 증폭하며 증폭된 전압 신호 중 아크 주파수 대역을 가진 전압 신호를 통과시키는 신호 조정부(172);
고정된 직류 전압을 발생하는 문턱 전압 발생부(173);
상기 신호 조정부(172)로부터 출력되는 전압이 문턱 전압 발생부(173)로부터 출력되는 직류 전압 이상일 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면, 상기 신호 조정부(172)로부터 출력되는 전압이 문턱 전압 발생부(173)로부터 출력되는 직류 전압 미만일 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 구형파 발생부(174);
상기 구형파 발생부(174)로부터 출력되는 구형파 주파수를 계측한 다음, 계측된 구형파 주파수가 아크 주파수 대역 범주 내에 있을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 계측된 구형파 주파수가 아크 주파수 대역 범주 밖에 있을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 주파수 계측부(175);
상기 주파수 계측부(175)로부터 하이(High) 디지털 신호가 출력되어 내부 장착된 발광 소자가 점등되었을 때 내부 장착된 포토 트랜지스터(Photo Transistor)가 턴 온(Turn on)되는 반면 상기 주파수 계측부(175)로부터 로우(Low) 디지털 신호가 출력되어 내부 장착된 발광 소자가 소등되었을 때 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn off)되는 포토 커플러(176)(Photo coupler);
상기 포토 커플러(176)에 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 온(Trun On) 되었을 때 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 상기 포토 커플러(176)에 내부 장착된 포토 트랜지스터가 턴 오프(Turn Off) 되었을 때 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 SSR 구동 신호 발생부(177);
상기 SSR 구동 신호 발생부(177)로부터 하이(High) 디지털 신호를 입력받았을 경우 내부 스위치를 폐쇄하여 선로 차단용 릴레이(179)의 전원 코일에 전원을 공급하는 반면 상기 SSR 구동 신호 발생부(177)로부터 로우(Low) 디지털 신호를 입력받았을 경우 내부 스위치를 개방하여 선로 차단용 릴레이(179)의 전원 코일에 전원 공급을 차단하는 솔리드 스테이트 릴레이(178)(Solid State Relay);
및 상기 솔리드 스테이트 릴레이(178)를 통해 전원 코일로 전류가 입력되었을 때 닫혀 있던 B접점 스위치를 열어 접속반(3)으로부터 태양광 인버터(5)로 입력되는 전류를 차단하는 선로 차단용 릴레이(179)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 중앙 모니터링 모듈(23)은 외부 통신망을 통해 기상청 날씨 정보를 수신받는 기상청 데이터 수신 모듈(231)과;
상기 중앙 무선 수신 모듈(13)로부터 전송된 각 태양광 어레이에 입사되는 일사량과 상기 기상청 데이터 수신 모듈(231)로부터 수신받은 기상청 날씨 정보, 그리고 각 태양광 모듈(1)별 발전량을 시간순으로 저장하는 데이터 베이스(232);
및 상기 데이터 베이스(232)에 저장된 시간대별 일사량과 기상청 날씨 정보 그리고 태양광 모듈(1)별 발전량을 참고하여 장래 기상청 예보에 따른 태양광 모듈(1)별 발전량을 예측하는 발전량 예측 모듈(233)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템.
- 제1 항에 있어서,
상기 일사량 측정 수단(11)은 상기 태양광 어레이로 입사되는 광량에 비례하는 mV 단위의 전압을 출력하는 일사 센서(111)와;
상기 일사 센서(111)로부터 출력되는 mV 단위 전압을 증폭시키는 차동 신호 증폭부(112);
상기 차동 신호 증폭부(112)의 기준 전압(DC Offset) 레벨을 조정하는 제로점 조정부(113);
상기 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하는 노이즈 감쇄부(114);
상기 노이즈 감쇄부(114)로부터 출력되는 아날로그 형태의 전압을 디지털 값으로 변환하는 일사량 측정용 A/D 변환부(115);
및 상기 일사량 측정용 A/D 변환부(115)로부터 출력되는 디지털 값을 일사량으로 환산하는 일사량 환산부(116)로 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템.
- 제3 항에 있어서,
상기 차동 신호 증폭부(112)는 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 증폭 게인(Gain)을 조정하기 위한 제1 저항(1121)이 연결되고 비반전 입력 단자에 일사 센서(111)의 플러스(+)극 출력 단자가 연결되는 제1 연산 증폭기(1122)와;
출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 증폭 게인(Gain)을 조정하기 위한 제2 저항(1123)이 연결되고 비반전 입력 단자가 일사 센서(111)의 마이너스(-)극 출력 단자에 연결되는 제2 연산 증폭기(1124);
일단이 상기 제1 연산 증폭기(1122)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 상기 제2 연산 증폭기(1124)의 반전 입력 단자에 연결되는 제3 저항(1125);
일단이 상기 제1 연산 증폭기(1122)의 출력 단자에 연결된 제4 저항(1126);
일단이 상기 제2 연산 증폭기(1124)의 출력 단자에 연결된 제5 저항(1127);
반전 입력 단자에 상기 제4 저항(1126)의 타단이 연결되고 비반전 입력 단자에 제5 저항(1127)의 타단이 연결되며 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 제6 저항(1128)이 연결된 제3 연산 증폭기(1129);
일단이 상기 제3 연산 증폭기(1129)의 비반전 입력 단자에 연결된 제7 저항(11210);
상기 제6 저항(1128)에 병렬 연결되어 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하여 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 신호를 안정화시키는 제1 커패시터(11211);
및 상기 제7 저항(11210)에 병렬 연결되어 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 노이즈 성분을 감쇄하여 차동 신호 증폭부(112)로부터 출력되는 신호를 안정화시키는 제2 커패시터(11212)로 이루어져,
상기 제4 저항(1126)값과 제5 저항(1127)값이 동일하고, 상기 제6 저항(1128)값과 제7 저항(11210)값이 동일할 때 일사 센서(111)의 플러스(+)극 출력 단자와 마이너스(-)극 출력 단자 사이의 전압차를배 증폭하고,
상기 제로점 조정부(113)는 입력단이 전원 연결된 제8 저항(1131)과;
캐소드(Cathode)단이 상기 제8 저항(1131)의 출력단에 연결되고 애노드(Anode)단이 접지되어 캐소드(Cathode) 단을 통해 제너 전압(Vref)이 출력되는 제1 제너 다이오드(1132)(Zener diode);
비반전 입력 단자가 상기 제1 제너 다이오드(1132)의 캐소드 단자에 연결된 제4 연산 증폭기(1133);
컬렉터(Collector) 단자가 전원 연결되고 베이스(Base) 단자가 상기 제4 연산 증폭기(1133)의 출력 단자에 연결된 NPN 트랜지스터(1134);
일단이 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자에 연결된 제1 정전압 조정 저항(1135);
일단이 상기 제1 정전압 조정 저항(1135)의 타단과 상기 제4 연산 증폭기(1133)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 접지된 제2 정전압 조정 저항(1136);
반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 비반전 입력 단자가 상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자에 연결되며 출력 단자가 상기 차동 신호 증폭부(112)에 갖추어진 제7 저항(11210)의 타단에 연결되어 비반전 입력 단자로 입력된 전압을 감쇄없이 상기 제7 저항(11210)으로 전달하는 제5 연산 증폭기(1137);
및 한쪽 전극이 상기 제5 연산 증폭기(1137)의 출력 단자에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지되어 상기 제5 연산 증폭기(1137)로부터 출력되는 교류 성분을 접지로 내보내는 평활 콘덴서(1138)로 이루어져,
상기 NPN 트랜지스터(1134)의 에미터(Emitter) 단자로부터이 출력되는 것을 특징으로 하는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 문턱 전압 발생부(173)는 일단이 전원 연결된 제10 저항(1731)과;
캐소드(Cathode) 단자가 상기 제10 저항(1731)의 타단에 연결되고 애노드(Anode) 단자가 접지되어 캐소드(Cathode) 단자를 통해 제너 전압을 출력하는 제2 제너 다이오드(1732);
입력단이 상기 제2 제너 다이오드(1732)의 캐소드 단자에 연결된 제11 저항(1733);
일단이 상기 제11 저항(1733)의 출력단에 연결되고 내부 저항비에 따라 제11 저항(1733)으로부터 출력된 전압을 분압한 다음 분압 출력단을 통해 출력하는 가변 저항(1734);
입력단이 상기 가변 저항(1734)의 타단에 연결되고 출력단이 접지된 제12 저항(1735);
반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 비반전 입력 단자가 상기 가변 저항(1734)의 분압 출력단에 연결되어 상기 가변 저항(1734)의 분압 출력단을 통해 출력된 전압을 감쇄없이 구형파 발생부(174)로 전달하는 제6 연산 증폭기(1736)로 이루어져,
상기 가변 저항(1734)의 저항비에 따라 제6 연산 증폭기(1736)로부터 출력되는 정전압 레벨(Level)이 조정되고,
상기 구형파 발생부(174)는 비반전 입력 단자로 상기 신호 조정부(172)의 출력 신호가 입력되고 반전 입력 단자로 상기 문턱 전압 발생부(173)의 출력 신호가 입력되어 신호 조정부(172)의 출력 전압이 문턱 전압 발생부(173)의 출력 전압보다 높을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 반면 신호 조정부(172)의 출력 전압이 문턱 전압 발생부(173)의 출력 전압보다 낮을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력하는 제7 연산 증폭기(1741)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템.
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| KR1020180135518A KR101938382B1 (ko) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | 지능형 안전 사고 예방 태양광 발전 시스템 |
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2018
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