KR101939541B1 - Solar power energy optimizer with arc detection function - Google Patents

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KR101939541B1
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Abstract

The present invention relates to a solar power generation energy optimizer capable of detecting and notifying occurrence of an arc discharge. The solar power energy optimizer comprises: a converting unit having a plurality of switching units connected in an interleaved manner, and boosting or stepping down an input voltage through a switching operation of the plurality of switching units; a maximum power point tracking (MPPT) control unit varying a control mode according to a voltage level of the input voltage, and performing an MPPT control operation when the control mode is a normal/MPPT mode, so as to vary a duty width of a PWM provided to each of the plurality of switching units; an ultrasound sensing unit sensing an ultrasound wave to acquire and output an ultrasound signal; and an arc detecting unit performing an ultrasound analysis operation for checking whether an arc discharge is generated based on the ultrasound signal, wherein the arc detecting unit suspends the ultrasound analysis operation when the control mode of the MPPT control unit is the normal/MPPT mode.

Description

아크 검출 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저{Solar power energy optimizer with arc detection function}[0001] Solar power energy optimizer with arc detection function [0002]

본 발명은 태양광 발전 에너지 옵티마이저에 관한 것으로, 특히 아크 방전 발생을 감지 및 통보할 수 있도록 하는 태양광 발전 에너지 옵티마이저에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar energy energy optimizer, and more particularly, to a solar energy energy optimizer capable of detecting and notifying occurrence of an arc discharge.

태양광 발전 시스템은 광전지(PV) 패널을 통해 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환한 후, DC-DC 컨버터 등과 같은 전력 변환 장치를 통해 배터리 또는 전력망에 전력을 공급하도록 한다. Solar power systems convert solar energy to electrical energy through photovoltaic (PV) panels and then power the battery or power grid through power converters such as DC-DC converters.

특히, 전력망에 연결된 태양광 발전 시스템의 경우, 계통 부하를 무한대로 변동 가능한 부하로 가정하고, 시스템의 효율을 높이기 위하여 태양전지에서 발생하는 전력을 최대로 이용할 수 있는 최대전력지점 추종방식(MPPT: Maximum Power Point Tracking)에 따라 출력 전력의 동작점을 결정한다. In particular, in the case of a photovoltaic power system connected to the power grid, assuming that the system load is infinitely variable, the maximum power point tracking system (MPPT: Maximum Power Point Tracking) to determine the operating point of the output power.

도 1은 종래의 기술에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a conventional photovoltaic generation energy optimizer.

도 1을 참고하면, 종래의 DC-DC 컨버터(100)는 인터리브드(interleaved) 방식으로 연결된 4개의 스위칭부(111~114)를 통해 입력 전압을 승압 또는 강하하는 컨버팅부(110)와 입력 전압의 전압 레벨에 따라 제어 모드를 가변하고, 제어 모드가 정상/MPPT 모드가 되면 MPPT 제어 동작을 통해 4개의 스위칭부(111~114) 각각에 제공되는 PWM의 듀티폭을 가변하는 MPPT 제어부(120)를 포함함을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, a conventional DC-DC converter 100 includes a converter 110 for boosting or dropping an input voltage through four switching units 111 to 114 connected in an interleaved manner, MPPT control unit 120 for varying the duty width of the PWM provided to each of the four switching units 111 to 114 through the MPPT control operation when the control mode is the normal / MPPT mode, . ≪ / RTI >

컨버팅부(110)의 4개의 스위칭부(111~114)는 입력 양단과 출력 양단 사이에서 각 90도마다 인터리브드(상호배치)되며, 스위칭부(111~114) 각각은 PWM에 따라 동작 제어되는 스위치(SW1) 이외에 자체 인덕터(L1) 및 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다. The four switching units 111 to 114 of the converting unit 110 are interleaved 90 degrees between the input terminals and the output terminals and the switching units 111 to 114 are controlled in accordance with the PWM It may further include a self-inductor L1 and a diode D1 in addition to the switch SW1.

100kHz의 스위칭 주파수를 디폴트로, 각 부분은 25kHz에서 작동한다. 컨버팅부(110)은 또한 각 브랜치마다 하나씩, 총 4개의 제로 크로싱 블록(crossing blocks)을 통합한다. 이들은 출력에서 입력으로, 역으로 흐르는 전류를 예방하기 위해 관련 동기 전류기(synchronous rectifier)를 끄는 역할을 한다.Switching frequency of 100kHz is defaulted, each part operates at 25kHz. Converting unit 110 also incorporates a total of four zero crossing blocks, one for each branch. They serve as an input to the output, turning off the associated synchronous rectifier to prevent reverse current flow.

정확한 작동시작 순서를 위해, MPPT 제어부(120)는 처음에는 스탠바이 모드에서 버스트(burst) 모드로 진입한다. 버스트 모드에서는 입력 전압이 사전 설정한 제1값보다 크면, 순차적으로 4개의 위상을 하나씩 작동시킨다. 처음에는 위상 1만 버스트 방식으로 작동하기 시작하며 15번의 사이클 중 한 번의 사이클만을 위해 인덕터를 충전한다. 그러면 위상 1이 스위칭 주파수 디폴트 100kHz에서 모든 사이클에서 스위치가 켜질 때까지 사용률(duty cycle)은 점차적으로 증가한다. 위상 1이 정상상태 조건에 도달 한 후에 다른 위상들은 위상 3, 위상 2, 위상 4 순서대로 스위치가 켜진다. For an accurate start-up sequence, the MPPT control unit 120 initially enters a burst mode in standby mode. In burst mode, if the input voltage is greater than the preset first value, four phases are sequentially activated one by one. Initially, phase 1 begins to operate in a burst mode and charges the inductor for only one cycle of 15 cycles. The duty cycle then gradually increases until phase 1 is switched on at all cycles at the switching frequency default of 100 kHz. After phase 1 reaches the steady state condition, the other phases are switched on in the order of phase 3, phase 2, phase 4.

그리고 위상 모두가 활성화되면, 정상/MPPT 모드로 진입하여 PV 패널의 출력 전압 및 전류를 기반으로 현재 전력을 산출하고, 현재 전력이 최대 전력을 추종하도록 PWM 듀티폭을 가변하는 MPPT 제어 동작을 수행하도록 한다. When all of the phases are activated, the MPPT control operation for entering the normal / MPPT mode, calculating the current power based on the output voltage and current of the PV panel, and varying the PWM duty width so that the current power follows the maximum power do.

다만, 이와 같이 구성되는 DC-DC 컨버터는 전력 변환 장치의 일종이므로, 아크 방전과 같은 문제가 일어날 수 있으나, 종래의 DC-DC 컨버터는 아크 방전 발생을 감지 및 통보하기 위한 수단을 전혀 구비하지 못하는 단점이 있다. However, since the conventional DC-DC converter is not provided with any means for detecting and notifying the occurrence of the arc discharge, There are disadvantages.

국내등록특허 제10-1595060호(등록일자 : 2016년02월11일)Domestic Registration No. 10-1595060 (Registration date: February 11, 2016)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 아크 방전 발생을 감지 및 통보할 수 있는 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a photovoltaic energy optimizer capable of detecting and notifying occurrence of an arc discharge.

또한 DC-DC 컨버터의 스위칭 동작에 의한 잡음으로 인한 오검출 발생 가능성을 최소화할 수 있도록 하는 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 제공하고자 한다. The present invention also provides a photovoltaic energy optimizer that minimizes the possibility of erroneous detection due to noise caused by the switching operation of the DC-DC converter.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 인터리브드(interleaved) 방식으로 연결된 다수의 스위칭부를 구비하고, 상기 다수의 스위칭부의 스위칭 동작을 통해 입력 전압을 승압 또는 강압시켜 출력하는 컨버팅부; 상기 입력 전압의 전압 레벨에 따라 제어 모드를 가변하며, 상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면 최대 전력점 추종(MPPT:Maximum Power Point Tracking) 제어 동작을 수행하여 상기 다수의 스위칭부 각각에 제공된 PWM의 듀티폭을 가변시키는 MPPT 제어부; 초음파를 센싱하여 초음파 신호를 획득 및 출력하는 초음파 센싱부; 및 상기 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하는 초음파 분석 동작을 수행하되, 상기 MPPT 제어부의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면 상기 초음파 분석 동작을 일시 중지하는 아크 검출부를 포함하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of driving a semiconductor integrated circuit device including a plurality of switching units connected in an interleaved manner and outputting an input voltage stepped up or stepped down through a switching operation of the plurality of switching units A converting unit; Wherein the control mode is changed according to the voltage level of the input voltage, and when the control mode is the normal / MPPT mode, a maximum power point tracking (MPPT) control operation is performed, An MPPT control unit for varying the duty width; An ultrasonic sensing unit for sensing an ultrasonic wave to acquire and output an ultrasonic signal; And an arc detection unit for performing an ultrasonic analysis operation for confirming whether an arc discharge is generated based on the ultrasonic signal, and for suspending the ultrasonic analysis operation when the control mode of the MPPT control unit is the normal / MPPT mode, And a solar battery.

상기 아크 검출부는 상기 MPPT 제어부의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면, 상기 초음파 신호를 폐기하고, 그렇지 않으면 상기 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The arc detection unit may further include a function of discarding the ultrasonic signal if the control mode of the MPPT control unit is the normal / MPPT mode, and otherwise determining whether an arc discharge is generated based on the ultrasonic signal.

또한 상기 태양광 발전 에너지 옵티마이저는 상기 다수의 스위칭부의 스위칭 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 스위치 잡음 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, the photovoltaic power generation optimizer may further include a switch noise filter for filtering a frequency band corresponding to the switching noise of the plurality of switching units.

상기 MPPT 제어부는 상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드인 경우, 상기 스위치 잡음 필터를 통해 상기 초음파 신호를 우선 필터링한 후, 상기 초음파 분석 동작을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The MPPT controller may further include a function of first filtering the ultrasound signal through the switch noise filter and performing the ultrasound analysis when the control mode is the normal / MPPT mode.

뿐 만 아니라 상기 태양광 발전 에너지 옵티마이저는 버스트 모드에서 발생하는 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제1 스위칭 잡음 필터부; 및 정상/MPPT 모드에서 발생하는 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제2 스위칭 잡음 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the photovoltaic energy optimizer includes a first switching noise filter unit for filtering a frequency band corresponding to a switch driving noise generated in a burst mode; And a second switching noise filter for filtering a frequency band corresponding to a switch driving noise generated in the normal / MPPT mode.

이때, 상기 MPPT 제어부는 상기 제어 모드가 동작 대기 모드인 경우에는, 상기 제1 및 제2 스위칭 잡음 필터부의 이용 없이 초음파 분석 동작을 수행하도록 하되, 상기 제어 모드가 버스트 모드인 경우에는 상기 제1 스위칭 잡음 필터부를 통해 상기 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하고, 상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드에서는 상기 제2 스위칭 잡음 필터부를 통해 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다. In this case, when the control mode is the standby mode, the MPPT controller performs an ultrasonic analysis operation without using the first and second switching noise filter units, and when the control mode is the burst mode, The ultrasound signal is filtered through a noise filter unit and an ultrasound analysis operation is performed. In the normal / MPPT mode, the ultrasound signal is filtered through the second switching noise filter unit, do.

본 발명의 태양광 발전 에너지 옵티마이저는 초음파 기반으로 아크 방전 발생을 검출 및 통보할 수 있으며, 또한 DC-DC 컨버터의 스위칭 동작에 의한 잡음으로 인한 오검출 발생 가능성도 최소화할 수 있도록 한다. The photovoltaic energy optimizer of the present invention can detect and notify the generation of an arc discharge based on an ultrasonic wave and minimize the possibility of false detection due to noise due to the switching operation of the DC-DC converter.

도 1은 종래의 기술에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저의 제어 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저의 아크 방전 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저의 아크 방전 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a conventional photovoltaic generation energy optimizer.
FIG. 2 is a diagram illustrating a photovoltaic energy optimizer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a control mode of the photovoltaic energy optimizer according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of detecting an arc discharge in a solar photovoltaic energy optimizer according to a first embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method of detecting an arc discharge of a solar photovoltaic energy optimizer according to a second embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a solar photovoltaic energy optimizer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a solar photovoltaic energy optimizer according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. Only. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a photovoltaic energy optimizer according to a first embodiment of the present invention.

도 2을 참고하면, 본 발명의 태양광 발전 에너지 옵티마이저(200)는 컨버팅부(210)와 MPPT 제어부(220) 이외에 초음파 센서(230), 증폭부(240), 아크 검출부(250), 동작 제어부(260) 및 통신부(270) 등을 포함할 수 있다. 2, the photovoltaic energy optimizer 200 of the present invention includes an ultrasonic sensor 230, an amplification unit 240, an arc detection unit 250, an operation unit 250, A control unit 260, a communication unit 270, and the like.

컨버팅부(210)는 입력 양단과 출력 양단 사이에서 각 90도마다 인터리브드(상호배치)된 4개의 스위칭부(111~114), 입력 양단에 병렬 배치된 입력 캐패시터(Cin), 출력 양단에 병렬 배치된 출력 캐패시터(Cout)를 구비하고, 4개의 스위칭부(111~114) 각각은 다시 입력 캐패시터(Cin)의 일단과 출력 캐피시터(Cout)의 일단 사이에 직렬 연결된 인덕턴스(L)와 다이오드(D), 인덕턴스(L)와 다이오드(D)의 접점과 입력 캐패시터(Cin)의 타단단과 출력 캐피시터(Cout)의 타단 사이의 접점 사이에 연결되어, PWM에 따라 동작 제어되는 스위치(SW1) 이외에 자체 인덕터(L1) 및 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다. The converting unit 210 includes four switching units 111 to 114 interleaved 90 degrees between input terminals and both output terminals, an input capacitor Cin disposed in parallel on both terminals of the input terminal, Each of the four switching units 111 to 114 includes an inductance L and a diode D connected in series between one end of the input capacitor Cin and one end of the output capacitor Cout, A switch SW1 which is connected between the contact point of the inductance L and the diode D and the contact point between the other end of the input capacitor Cin and the other end of the output capacitor Cout, And may further include an inductor L1 and a diode D1.

MPPT 제어부(220)는 도 3에서와 같이 컨버팅부(210)의 입력 전압(즉, PV 모듈의 출력 전압)이 사전 설정된 제1 값(예를 들어, 6.5V)보다 작으면, 컨버팅부(210)를 동작 대기시키는 동작대기 모드를 설정하고, 입력 전압이 사전 설정된 제 2값(예를 들어, 6V)이 되면, 다수의 스위칭부를 하나씩 순차적으로 동작 활성화시키는 버스트 모드를 설정하고, 다수의 스위칭부 모두가 동작 활성화되면 정상/MPPT 모드를 설정하도록 한다. 그리고 정상/MPPT 모드에서는 컨버팅부(210)의 입력 전압 및 입력 전류를 현재 전력을 산출하고, 현재 전력이 최대 전력을 추종하도록 PWM 듀티폭을 가변하는 MPPT 제어 동작을 수행하도록 한다. 3, if the input voltage of the converting unit 210 (that is, the output voltage of the PV module) is smaller than a predetermined first value (for example, 6.5V), the MPPT controller 220 converts the output voltage of the converting unit 210 And sets a burst mode in which the plurality of switching units are sequentially activated one by one when the input voltage becomes a predetermined second value (for example, 6V), and the plurality of switching units When all the operations are activated, the normal / MPPT mode is set. In the normal / MPPT mode, the MPPT control operation is performed to calculate the current power of the input voltage and the input current of the converting unit 210 and to vary the PWM duty width so that the current power follows the maximum power.

초음파 센서(230)는 컨버팅부(210)의 내외부에서 발생하는 초음파를 센싱하고, 증폭부(240)는 초음파 신호를 아크 검출부(250)가 인식 가능한 신호 레벨로 증폭하여 준다. The ultrasonic sensor 230 senses ultrasonic waves generated from the inside and the outside of the converting unit 210 and the amplifying unit 240 amplifies the ultrasonic signal to a signal level recognizable by the arc detecting unit 250.

아크 검출부(250)는 초음파 센서(230)를 통해 센싱된 초음파를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하는 초음파 분석 동작을 수행한다. 다만, MPPT 제어부의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면, 상기의 초음파 분석 동작을 일시 중지하도록 한다. 아크 발생에 따른 초음파 신호는 30 kHz 내지 48 kHz 대역의 주파수를 가진다. The arc detection unit 250 performs an ultrasonic analysis operation to confirm whether an arc discharge is generated based on the ultrasonic wave sensed through the ultrasonic sensor 230. However, if the control mode of the MPPT control unit is the normal / MPPT mode, the ultrasonic analysis operation is suspended. Ultrasonic signals due to arc generation have frequencies in the 30 kHz to 48 kHz band.

참고로, MPPT 제어부(220)는 IC 칩 기반으로 구현되나, 컨버팅부(210)는 스위치 소자와 같은 아날로그 회로 기반으로 구현된다. 따라서, MPPT 제어 동작에 의해 컨버팅부(210)에 구비된 다수의 스위치가 구동되는 경우, 스위치 구동에 따른 초음파가 발생할 수 있다. For reference, the MPPT controller 220 is implemented on an IC chip basis, but the converter 210 is implemented on the basis of an analog circuit such as a switch element. Therefore, when a plurality of switches provided in the converting unit 210 are driven by the MPPT control operation, ultrasonic waves due to the switch driving can be generated.

이에 본 발명에서는 정상/MPPT 모드시에는 스위치 구동에 의해 발생되는 초음파로 인해 아크 방전 발생 여부를 오판단할 수 있음을 고려하여, 정상/MPPT 모드시에는 상기의 초음파 분석 동작을 일시 중지하도록 한다. In the present invention, in the normal / MPPT mode, the ultrasonic analysis operation is suspended in the normal / MPPT mode, considering that arc generation due to the ultrasonic wave generated by the switch driving can be misjudged.

동작 제어부(260)는 아크 방전 발생이 확인되면, DC-DC 컨버터(200)을 즉각 중지하고, 통신부(270)는 아크 방전 발생을 기 등록된 외부 장치(미도시)에 통보해준다. The operation control unit 260 immediately stops the DC-DC converter 200 when the occurrence of the arc discharge is confirmed, and the communication unit 270 notifies the pre-registered external device (not shown) of the occurrence of the arc discharge.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저의 아크 방전 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a method of detecting an arc discharge in a solar photovoltaic energy optimizer according to a first embodiment of the present invention.

먼저, MPPT 제어부(220)의 제어 모드를 확인한다(S11).First, the control mode of the MPPT control unit 220 is confirmed (S11).

만약, MPPT 제어부(220)의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면, 초음파 센싱 및 분석을 일시 중지한 후, 단계 S11로 재진입한다(S12).If the control mode of the MPPT control unit 220 is the normal / MPPT mode, the ultrasonic sensing and analysis is suspended, and then the flow returns to step S11 (S12).

반면, MPPT 제어부(220)의 제어 모드가 정상/MPPT 모드가 아니면, 태양광 발전 에너지 옵티마이저는 초음파 센서(230)를 통해 DC-DC 컨버터 내부에서 발생하는 각종 초음파를 센싱한다(S13). On the other hand, if the control mode of the MPPT controller 220 is not the normal / MPPT mode, the solar power energy optimizer senses various types of ultrasonic waves generated in the DC-DC converter through the ultrasonic sensor 230 (S13).

단계 S12를 통해 센싱된 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하고(S14), 아크 방전 발생이 확인된 경우에 한해 DC-DC 컨버터의 동작을 일시 중지하고, 외부 장치에 통보하도록 한다(S15). The operation of the DC-DC converter is suspended and the external device is notified only when the occurrence of the arc discharge is confirmed based on the ultrasonic signal sensed through the step S12 (S14) ).

도 4의 방법은 MPPT 제어부(220)의 제어 모드에 따라 초음파 분석 동작의 수행 여부를 결정하도록 하나, 경우에 따라서는 도 5에서와 같이 초음파 분석 동작을 계속적으로 수행하되, MPPT 제어부(220)의 제어 모드에 따라 초음파 분석 결과를 폐기하는 방식으로 구현될 수도 있도록 한다. The method of FIG. 4 determines whether to perform the ultrasonic analysis operation according to the control mode of the MPPT control unit 220. In some cases, the method of FIG. 5 continuously performs the ultrasonic analysis operation, And the ultrasonic analysis result may be discarded according to the control mode.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저의 아크 방전 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a method of detecting an arc discharge of a solar photovoltaic energy optimizer according to a second embodiment of the present invention.

도 5에서는 초음파 센서(230)를 통해 DC-DC 컨버터 내부에서 발생하는 각종 초음파를 센싱함과 동시에(S21), MPPT 제어부(220)의 제어 모드를 확인하도록 한다(S22). 5, various ultrasonic waves generated in the DC-DC converter are sensed through the ultrasonic sensor 230 (S21), and the control mode of the MPPT controller 220 is confirmed (S22).

만약, MPPT 제어부(220)의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면, 현재 감지된 초음파 신호가 스위칭 잡음에 의한 것이라고 판단한 후, 현재 센싱된 초음파 신호를 폐기 처리하되(S23), 그렇지 않으면 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하도록 한다(S24). If the control mode of the MPPT controller 220 is the normal / MPPT mode, it is determined that the currently sensed ultrasonic signal is due to the switching noise, and then the currently sensed ultrasonic signal is discarded (S23) It is determined whether or not an arc discharge is generated (S24).

그리고 아크 방전 발생이 확인된 경우에 한해 DC-DC 컨버터의 동작을 일시 중지하고, 외부 장치에 통보하도록 한다(S25). Only when the occurrence of the arc discharge is confirmed, the operation of the DC-DC converter is suspended and the external device is notified (S25).

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 발전 에너지 옵티마이저를 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a solar photovoltaic energy optimizer according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 본 발명의 태양광 발전 에너지 옵티마이저(200)는 컨버팅부(210)와 MPPT 제어부(220), 초음파 센서(230), 증폭부(240), 아크 검출부(250), 동작 제어부(260), 및 통신부(270) 이외에 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 스위칭 잡음 필터부(280)를 더 포함하도록 한다. 6, the photovoltaic energy optimizer 200 of the present invention includes a converting unit 210, an MPPT control unit 220, an ultrasonic sensor 230, an amplification unit 240, an arc detection unit 250, The control unit 260, and the communication unit 270, as well as a switching noise filter unit 280 for filtering the frequency band corresponding to the switch driving noise.

즉, 본 발명은 초음파 센서(230)가 센싱한 초음파를 스위칭 잡음 필터부(280)를 통해 필터링함으로써, 초음파에 포함된 스위치 구동 잡음을 사전 제거할 수 있도록 한다. 그리고 아크 검출부(250)를 통해 스위치 구동 잡음이 사전 제거된 초음파를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 검출할 수 있도록 한다. That is, according to the present invention, the ultrasonic wave sensed by the ultrasonic sensor 230 is filtered through the switching noise filter unit 280 so that the switch driving noise included in the ultrasonic wave can be removed in advance. In addition, it is possible to detect whether an arc discharge is generated based on the ultrasonic wave in which the switch driving noise is pre-removed through the arc detecting unit 250.

더하여, 정상/MPPT 모드에서 스위치 구동 잡음이 주로 발생하나, 버스트 모드시에도 미약한 스위치 구동 잡음이 발생할 수도 있다. In addition, switch-driven noise is mainly generated in the normal / MPPT mode, but weak switch-driving noise may occur in the burst mode.

이에 도 6의 스위칭 잡음 필터부(280)를 도 7에서와 같이 버스트 모드에서 발생하는 제1 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제1 스위칭 잡음 필터부(281)와, 정상/MPPT 모드에서 발생하는 제2 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제2 스위칭 잡음 필터부(282)를 세분화할 수 있도록 한다. 이때, 제1 및 제2 스위치 구동 잡음에 따른 주파수 대역은 해당 모드에서의 스위치 구동 잡음 측정 결과에 의해 결정되며, 이는 사용자에 의해 사전 설정될 수 있다. The switching noise filter unit 280 shown in FIG. 6 includes a first switching noise filter unit 281 for filtering a frequency band corresponding to a first switch driving noise generated in the burst mode as shown in FIG. 7, a normal / And a second switching noise filter unit 282 for filtering the frequency band corresponding to the second switch driving noise generated in the second switching noise filter unit 282. [ At this time, the frequency band corresponding to the first and second switch driving noises is determined by the result of the switch driving noise measurement in the corresponding mode, and this can be preset by the user.

그리고 MPPT 제어부(220)의 제어 모드에 따라 제1 및 제2 스위칭 잡음 필터부(281, 282)를 선택적으로 이용하여 초음파 신호를 필터링한 후, 필터링된 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 검출할 수도 있도록 한다. Then, the ultrasonic signal is selectively filtered using the first and second switching noise filter units 281 and 282 according to the control mode of the MPPT controller 220, and then an arc discharge occurrence is detected based on the filtered ultrasonic signal It can also be done.

즉, MPPT 제어부(220)의 제어 모드가 동작 대기 모드인 경우에는, 제1 및 제2 스위칭 잡음 필터부(281, 282)의 이용 없이 초음파 신호를 수신 및 분석하도록 하되, 버스트 모드인 경우에는 제1 스위칭 잡음 필터부(281)를 통해 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하고, 정상/MPPT 모드에서는 제2 스위칭 잡음 필터부(282)를 통해 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하도록 한다. That is, when the control mode of the MPPT control unit 220 is the operation standby mode, the ultrasonic signal is received and analyzed without using the first and second switching noise filter units 281 and 282. In the case of the burst mode, 1 switching noise filter unit 281 and performs an ultrasonic analysis operation. In the normal / MPPT mode, an ultrasonic signal is filtered through a second switching noise filter unit 282, and an ultrasonic analysis operation is performed .

이러한 경우, MPPT 제어부(220)의 제어 모드에 상관없이 아크 방전 발생 여부를 검출하되, 스위칭 잡음에 의한 오판단 가능성을 사전 차단할 수 있게 된다. In this case, regardless of the control mode of the MPPT control unit 220, it is possible to detect whether an arc discharge has occurred, and to prevent the possibility of misjudgment by the switching noise.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (6)

인터리브드(interleaved) 방식으로 연결된 다수의 스위칭부를 구비하고, 상기 다수의 스위칭부의 스위칭 동작을 통해 입력 전압을 승압 또는 강압시켜 출력하는 컨버팅부;
상기 입력 전압의 전압 레벨에 따라 제어 모드를 가변하며, 상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면 최대 전력점 추종(MPPT:Maximum Power Point Tracking) 제어 동작을 수행하여 상기 다수의 스위칭부 각각에 제공된 PWM의 듀티폭을 가변시키는 MPPT 제어부;
초음파를 센싱하여 초음파 신호를 획득 및 출력하는 초음파 센싱부; 및
상기 MPPT 제어부의 제어 모드가 스탠바이 모드와 버스트 모드이면, 상기 초음파 신호를 기반으로 아크 방전 발생 여부를 확인하는 초음파 분석 동작을 수행하고, 상기 MPPT 제어부의 제어 모드가 정상/MPPT 모드이면 상기 초음파 신호를 폐기하고 상기 초음파 분석 동작을 일시 중지하는 아크 검출부를 포함하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저.A converting unit having a plurality of switching units connected in an interleaved manner and outputting an input voltage up or down through a switching operation of the plurality of switching units;
Wherein the control mode is changed according to the voltage level of the input voltage, and when the control mode is the normal / MPPT mode, a maximum power point tracking (MPPT) control operation is performed, An MPPT control unit for varying the duty width;
An ultrasonic sensing unit for sensing an ultrasonic wave to acquire and output an ultrasonic signal; And
Performing an ultrasonic analysis operation for confirming whether an arc discharge is generated based on the ultrasonic signal if the control mode of the MPPT control unit is a standby mode and a burst mode and if the control mode of the MPPT control unit is the normal / MPPT mode, And an arc detection unit for suspending the ultrasonic analysis operation and suspending the ultrasonic analysis operation. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다수의 스위칭부의 스위칭 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 스위치 잡음 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저.The method according to claim 1,
Further comprising a switch noise filter for filtering a frequency band corresponding to the switching noise of the plurality of switching units. 제3항에 있어서, 상기 MPPT 제어부는
상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드인 경우, 상기 스위치 잡음 필터를 통해 상기 초음파 신호를 우선 필터링한 후, 상기 초음파 분석 동작을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저.4. The apparatus of claim 3, wherein the MPPT control unit
Further comprising a function of first filtering the ultrasonic signal through the switch noise filter and performing the ultrasonic analysis when the control mode is the normal / MPPT mode. Photovoltaic energy optimizer. 제1항에 있어서,
버스트 모드에서 발생하는 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제1 스위칭 잡음 필터부; 및
정상/MPPT 모드에서 발생하는 스위치 구동 잡음에 대응되는 주파수 대역을 필터링하는 제2 스위칭 잡음 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저.The method according to claim 1,
A first switching noise filter unit for filtering a frequency band corresponding to a switch driving noise generated in the burst mode; And
Further comprising a second switching noise filter for filtering the frequency band corresponding to the switch driving noise generated in the normal / MPPT mode. 제5항에 있어서, 상기 MPPT 제어부는
상기 제어 모드가 동작 대기 모드인 경우에는, 상기 제1 및 제2 스위칭 잡음 필터부의 이용 없이 초음파 분석 동작을 수행하도록 하되, 상기 제어 모드가 버스트 모드인 경우에는 상기 제1 스위칭 잡음 필터부를 통해 상기 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하고, 상기 제어 모드가 정상/MPPT 모드에서는 상기 제2 스위칭 잡음 필터부를 통해 초음파 신호를 필터링한 후 초음파 분석 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 아크 방전 감시 기능을 구비한 태양광 발전 에너지 옵티마이저.6. The apparatus of claim 5, wherein the MPPT control unit
Wherein when the control mode is the operation standby mode, the ultrasound analysis operation is performed without using the first and second switching noise filter units, and when the control mode is the burst mode, And an ultrasonic analyzing operation is performed after filtering the ultrasonic signal through the second switching noise filter unit in the normal / MPPT mode in the control mode. Equipped solar energy energy optimizer.
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