KR102010315B1 - Photovoltaic power generation system having high voltage switching board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 태양전지 모듈의 고장 진단을 통해 발전 효율의 저하를 미연에 방지하도록 한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system, and more particularly, to a photovoltaic power generation system having a high voltage switching board for preventing a decrease in power generation efficiency through failure diagnosis of a solar cell module.
최근 들어, 세계 각국에서는 화석연료 사용증가로 인한 기후변화 위기, 세계인구의 증가와 브릭스(BRICs)의 급성장으로 인한 에너지 및 자원 위기 등을 극복하기 위해 저탄소 녹색기술 및 녹색산업을 신성장동력으로 하는 녹색 성장의 시대를 새로운 국가발전의 패러다임으로 채택하고 있다.In recent years, countries around the world have been focusing on low-carbon green technology and green industries as new growth engines to overcome climate change crisis caused by increased fossil fuel use, global population growth, and energy and resource crisis caused by the rapid growth of BRICs. The era of growth is being adopted as a paradigm for new national development.
즉, 녹색 성장은 환경과 경제가 상충 된다는 고정관념에서 탈피하여 양자의 시너지를 극대화하고 경제성장이 환경개선에 기여하고 환경이 성장동력으로 전환되어 경제와 환경이 선순환하는 새로운 국가발전의 전력을 의미한다.In other words, green growth is to escape from the stereotype that environment and economy are in conflict, maximizing the synergy between them, contributing to the improvement of the environment, and converting the environment into a growth engine. do.
녹색 성장의 구체적 추진방향의 하나로, 태양광 발전 시스템은 탈석유 및 에너지 자립을 구현할 수 있는 하나의 수단으로 각광받고 있다. 일반적으로, 태양광 발전은 태양빛을 받아 반도체 물질로 이루어진 태양 전지에서 전기를 생산하는 발전 형태로 구현된다. 즉, 태양광 발전 시스템은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 발전하는 방식이다.As one of the specific driving directions for green growth, photovoltaic power generation systems are in the spotlight as one means of realizing petroleum and energy independence. In general, photovoltaic power generation is implemented in the form of power generation that receives sunlight and produces electricity in a solar cell made of a semiconductor material. In other words, the photovoltaic power generation system generates power by directly converting light energy from the sun into electrical energy.
상기 태양광 발전 시스템은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판(모듈)과 상기 태양전지판에서 생산된 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어주는 인버터를 포함하여 구성된다.The photovoltaic power generation system converts light energy into electrical energy, and includes a solar panel (module) for converting light energy into electrical energy and an inverter for converting DC power produced in the solar panel into AC power. .
상기 태양광 발전 시스템의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 공급하는 태양 전지 모듈과 이를 직렬로 연결한 태양 전지 어레이, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 태양광 접속반, 태양 전지 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 발전된 전력을 소비하는 부하로 구성된다.A more detailed description of the configuration of the solar power generation system includes a solar cell module supplying a direct current power corresponding to the received solar light, a solar cell array connected in series, and a large number of wirings between the solar cell array and the inverter. It consists of a solar connection panel that facilitates wiring and performs various protection functions, an inverter that converts the DC power generated in the solar cell array into AC power, and a load that consumes the generated power.
이러한 태양광 발전 시스템이 대용량화될 경우 하나의 태양광 모듈마다 선을 연장하여 인버터로 연결할 경우 많은 수의 전선이 필요하므로 태양광 모듈마다 단자함 역할의 정션박스를 구성하여 상기 정션박스를 서로 연결해줌으로써 태양광 모듈에서 생산한 전기를 인버터 및 축전지로 연결해줄 수 있다.When the solar power generation system becomes large in capacity, a large number of wires are required when connecting the inverters by extending the wires for each solar module, thereby forming a junction box serving as a terminal box for each solar module and connecting the junction boxes to each other. Electricity produced by optical modules can be connected to inverters and storage batteries.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 태양전지 모듈의 배면에 부착된 정션박스를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a general solar cell module, Figure 2 is a view showing a junction box attached to the back of the solar cell module of FIG.
도 1에 도시된 태양전지 모듈은 태양전지 셀이 6줄의 행으로 배열되어 있고 12줄의 열로 배열되어 있는데 통상 규격을 6*12열로 표시한다.In the solar cell module illustrated in FIG. 1, the solar cells are arranged in six rows and are arranged in columns of 12 lines, and the standard is represented by 6 * 12 columns.
이러한 태양전지 모듈은 2줄의 행을 하나의 블록으로 하여 행과 행 사이를 직렬로 연결하여 도 2에 도시한 것과 같이 정션박스의 리본에 연결하게 된다. 즉, 3개의 블록(1a, 1b, 1c)에서 나온 +, - 전선이 4개의 리본에 접속하게 된다.Such a solar cell module is connected to the ribbon of the junction box as shown in FIG. 2 by connecting two rows of rows as one block in series between rows and rows. That is, the + and-wires from the three
이때 중간 블록(1b)에서 생산된 전압이 처음 블록(1a)에서 생산된 전압보다 높게 되면 중간 블록(1b)에서 생산된 전기가 중간 블록(1b)이 접속된 리본(11b, 11c)에서 처음 블록(1a)이 접속된 리본(11a, 11b) 쪽으로 흐를 수 있는데 이런 경우를 방지하고자 하우징(10) 내에는 리본과 리본 사이에 바이패스 역할을 하는 다이오드(12)가 형성되어 있다.At this time, when the voltage produced in the
여기서, 상기 다이오드(12)는 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지하여 태양전지 셀의 파손을 막아준다.Here, the
상기 정션박스는 리본(11)과 다이오드(12)가 내장된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 체결되어 물이나 불순물의 침투를 방지하는 커버(20)와, 일측 리본(11)과 연결된 케이블(14) 및 커넥터(도시하지 않음) 등으로 구성된다.The junction box includes a
상기 정션박스는 태양전지 모듈의 이상으로 인해 정상적으로 전기의 생산이 이루어지지 않을 경우 커버(20)를 열고 하우징(10)의 리본(11) 사이에 테스트기 등의 점검장치를 이용해 전류의 흐름을 일일이 확인해야 하는 불편함이 있다.When the junction box is not normally produced due to the abnormality of the solar cell module, the
즉, 태양전지 모듈은 상술한 바와 같이 하나의 블록이 리본과 리본 사이에 연결되어 있으므로 도 1과 같이 3개의 블록(1a. 1b, 1c)으로 이루어진 태양전지판(1)의 경우 블록마다 점검을 위해서는 리본과 리본 사이의 전류 흐름을 총 3번에 걸쳐 체크해주어야 한다.That is, in the solar cell module, since one block is connected between the ribbon and the ribbon as described above, in the case of the
또한, 커버(20)는 물이나 불순물의 침투방지를 위해 하우징(10)과 견고한 결합상태를 유지해주기 위해 복수의 후크(13, 23) 등으로 결합되어 있어 커버(20)를 하우징(10)에서 분리하는 작업 또한 간편한 일이 아니다.In addition, the
결국, 복수의 태양전지판이 형성된 태양전지 모듈의 경우 발전량 저하로 인해 태양전지판을 점검하고자 하면 태양광 모듈마다 형성되어 있는 정션박스의 커버(20)를 열고 테스트기 등으로 전기의 양과 흐름을 점검한 다음 다시 커버(20)를 하우징(10)에 체결해주어야 하므로 점검에 많은 시간이 소모되고 점검작업이 매우 번거롭다.After all, in the case of a solar cell module in which a plurality of solar panels are formed, if you want to check the solar panel due to the decrease in power generation, open the
따라서 종래 기술에 의한 태양전지 모듈의 이상 유무 진단을 위해 측정 및 상태판단은 발전을 정지한 상태에서 태양전지 모듈과 인버터의 연결을 일시적으로 OFF하고 측정을 해야 하기 때문에 비효율적이며 시간도 오래 걸리며 이로 인하여 태양광 모듈이 정상적으로 작동하고 있는 상태에서도 인버터와 연결이 OFF되어 있어 전력 생산이 되지 않아 발전 효율의 저하를 초래한다.Therefore, in order to diagnose the abnormality of the solar cell module according to the prior art, the measurement and status judgment are inefficient and take a long time because the connection between the solar cell module and the inverter is temporarily turned off and the measurement must be performed while the power generation is stopped. Even when the solar module is operating normally, the connection with the inverter is turned off, which does not produce power, resulting in a decrease in power generation efficiency.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로 태양광 접속반 전단에 고전압 스위칭 보드를 구비하여 태양전지 스트링의 발전시 전류 및 전압 곡선을 측정함과 더불어 태양광 발전이 진행되지 않은 야간에 DC 전원을 태양전지 스트링에 인가하여 스트링 단위로 전계발광 이미지 측정을 통해 고장 진단함으로써 발전 효율의 저하를 미연에 방지하도록 한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was derived to solve the above problems, having a high voltage switching board in front of the solar connection panel to measure the current and voltage curve during the generation of the solar cell string and at night when the solar power generation is not in progress It is an object of the present invention to provide a photovoltaic power generation system having a high voltage switching board to prevent a decrease in power generation efficiency by applying DC power to a solar cell string and diagnosing failure through electroluminescent image measurement on a string basis.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템은 태양광으로부터 직류 전원을 생산하여 출력하는 다수의 태양전지 모듈이 직렬로 연결되고 일정한 간격을 갖는 복수개의 태양전지 스트링로 이루어진 태양전지 어레이와, 상기 태양전지 어레이의 각 태양전지 스트링을 결선하여 각 태양전지 모듈로부터 생산된 직류 전원을 취합하는 태양광 접속반과, 상기 태양광 접속반에 취합된 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터와, 상기 태양광 접속반의 전단에 구성되어 상기 각 태양전지 스트링과 태양광 접속반 사이를 OPEN 또는 CLOSE하는 릴레이와 외부에서 접속되는 계측기를 전위차로부터 보호하기 위한 보호 회로부를 포함하여 이루어진 복수개의 고전압 스위칭 보드를 구비하고, 상기 각 고전압 스위칭 보드와 접속되어 상기 계측기가 탈부착되고 상기 각 고전압 스위칭 보드를 순차적으로 제어하는 로드를 구비한 것을 특징으로 한다.A solar power generation system having a high voltage switching board according to the present invention for achieving the above object is a plurality of solar cells having a constant interval and a plurality of solar cell modules are connected in series to produce and output DC power from sunlight Delivers a solar cell array consisting of a cell string, a solar connection panel connecting each solar cell string of the solar cell array to collect direct current power produced from each solar cell module, and a direct current power source collected on the solar connection panel. An inverter that receives and converts into an AC power source and outputs the relay; and a relay configured to open or close the solar cell strings and the solar connection panel and a measuring instrument connected externally to protect against potential difference. With a plurality of high voltage switching board comprising a circuit portion And, is connected to each of the high-voltage switching board, it characterized in that the instrument is detachable and provided with a rod for controlling the high-voltage switching each board in sequence.
본 발명의 실시예에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.Photovoltaic power generation system with a high voltage switching board according to an embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 태양광 접속반의 전단에 고전압 스위칭 보드를 구비하고 고전압 스위치 보드에 로드를 설치하여 상기 로드를 통해 태양전지 스트링의 발전시 전류 및 전압 곡선을 측정함과 더불어 태양광 발전이 진행되지 않은 야간에 DC 전원을 태양전지 스트링에 인가하여 스트링 단위로 전계발광 이미지 측정을 통해 고장 진단함으로써 발전 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있다.First, a high voltage switching board is provided at the front of the solar panel and a rod is installed on the high voltage switch board to measure the current and voltage curves during the generation of the solar cell string through the rod, and at night when the solar power generation is not in progress. By applying a DC power source to the solar cell string and diagnosing the fault through electroluminescent image measurement on a string basis, a reduction in power generation efficiency can be prevented.
둘째, 고전압 스위칭 보드를 태양광 발전 설비를 진행하면서 태양광 접속반이나 인버터의 전단에 연결하여 사용함으로서 태양광 발전 상황에 영향을 주지 않고 실시간으로 전압 및 전류 곡선을 측정할 수가 있다.Second, by using the high voltage switching board connected to the front end of the solar panel or inverter during the solar power generation facilities, it is possible to measure the voltage and current curve in real time without affecting the solar power situation.
셋째, 고전압 스위칭 보드에 보호 회로부를 구성하여 로드에 연결되는 계측기를 보호할 수 있다.Third, a protection circuit may be configured on the high voltage switching board to protect the instrument connected to the load.
넷째, 고전압 스위칭 보드의 로드에 연결되는 계측기가 연결되었을 때 태양전지 스트링 어레이와 태양광 접속반 사이를 순간적으로 CLOSE한 상태에서 전압 및 전류 곡선을 측정하여 전압값, 전류값 및 파워(생산량)를 확인할 수가 있다.Fourth, when the instrument connected to the load of the high voltage switching board is connected, the voltage and current curves are measured by temporarily closing the solar cell string array and the solar connection panel to measure the voltage value, the current value, and the power (production). I can confirm it.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 태양전지 모듈의 배면에 부착된 정션박스를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 도 3의 로드에 접속하여 전압 및 전류 곡선을 측정한 형태를 나타낸 도면
도 5는 도 1의 로드를 통해 DC전원을 인가하여 태양전지 모듈의 발광 이미지를 촬영한 화면
도 6은 도 3의 계측기를 통해 태양전지 스트링의 전압 및 전류 곡선을 측정한 상태를 나타낸 그래프1 is a view showing a typical solar cell module
FIG. 2 is a view illustrating a junction box attached to a rear surface of the solar cell module of FIG. 1. FIG.
Figure 3 is a schematic view showing a solar power system having a high voltage switching board according to the present invention
4 is a view illustrating a form in which voltage and current curves are measured by connecting to the rod of FIG.
5 is a screen photographing the emission image of the solar cell module by applying the DC power through the rod of FIG.
FIG. 6 is a graph illustrating a state in which voltage and current curves of a solar cell string are measured by the measuring instrument of FIG. 3.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 출원에서 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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도 3은 본 발명에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a solar power system having a high voltage switching board according to the present invention.
본 발명에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 태양광으로부터 직류 전원을 생산하여 출력하는 다수의 태양전지 모듈(110)이 직렬로 연결되고 일정한 간격을 갖는 복수개의 태양전지 스트링(120)으로 이루어진 태양전지 어레이(100)와, 상기 태양전지 어레이(100)의 각 태양전지 스트링(120)을 결선하여 각 태양전지 모듈(110)로부터 생산된 직류 전원을 취합하는 태양광 접속반(200)과, 상기 태양광 접속반(200)에 취합된 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터(300)와, 상기 태양광 접속반(200)의 전단에 구성되어 상기 각 태양전지 스트링(120)과 태양광 접속반(200) 사이를 OPEN 또는 CLOSE하는 릴레이(410)와 외부에서 접속되는 계측기를 전위차로부터 보호하기 위한 보호 회로부(420)를 포함하여 이루어진 복수개의 고전압 스위칭 보드(400)를 구비하고, 상기 각 고전압 스위칭 보드(400)와 접속되어 상기 계측기가 탈부착되고 상기 각 고전압 스위칭 보드(400)를 순차적으로 제어하는 로드(LOAD)(430)를 구비한다.In the photovoltaic power generation system having a high voltage switching board according to the present invention, as shown in FIG. 3, a plurality of
여기서, 상기 계측기는 상기 각 태양전지 스트링(120)의 전압 및 전류 곡선을 측정하여 상기 각 태양전지 스트링의 전압값, 전류값, 파워값 및 곡선 형태에 따라 고장진단이 가능하다.Here, the measuring instrument can measure the voltage and current curves of each of the solar cell strings 120 to diagnose the failure according to the voltage value, current value, power value, and curve shape of each solar cell string.
상기 릴레이(410)는 상기 로드(430)에 계측기가 접속되었을 때 각 태양전지 스트링(120)과 태양광 접속반(200) 사이를 100㎳ 이하의 시간으로 OPEN하여 상기 로드(430)를 통해 상기 각 태양전지 스트링(120)의 전압 및 전류 곡선을 순차적으로 측정한다.The
또한, 상기 태양전지 어레이(100)가 발전하지 않은 야간에는 상기 각 태양전지 스트링(120)과 태양광 접속반(200) 사이를 릴레이(410)를 조작하여 OPEN하고 상기 로드(430)를 통해 DC 전원을 인가하고 상기 태양전지 모듈(110)의 이미지를 측정한다.In addition, at night when the
상기 릴레이(410)는 상기 로드(430)에 접속되는 계측기의 제어신호에 따라 개폐 동작을 수행한다. 즉, 상기 릴레이(410)는 상기 계측기가 상기 로드(430)에 접속되면 이를 인식하여 순차적으로 태양전지 스트링(120)과 태양광 접속반(200) 사이를 OPEN하면서 전압 및 전류 측정과 더불어 DC 전원을 인가할 수 있도록 한다.The
상기 보호 회로부(420)는 상기 각 태양전지 스트링(120)의 전압 및 전류 곡선을 측정할 때 상기 태양전지 스트링(120)과 태양광 접속반(200) 사이를 상기 릴레이(410)로 OPEN하면 태양광 발전 시간대에 최대 1000V~10A가 흘러 계측기가 파괴되는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다.When the
여기서, 상기 태양전지 모듈(110)은 다수의 태양전지로 이루어진 상태에서 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 직류 전력을 생성한다.Here, the
상기 태양 전지는 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전기를 발생시키기 위한 것으로서, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다. 구체적으로, 상기 태양 전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다. 대부분의 태양 전지는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다.The solar cell collects sunlight incident from the outside to generate electricity, and typically silicon and a composite material are used. Specifically, the solar cell is used by bonding a P-type semiconductor and an N-type semiconductor to use the photoelectric effect of producing electricity by receiving sunlight. Most solar cells are composed of a large area P-N junction diode, and the electromotive force generated at the anode end of the P-N junction diode is connected to an external circuit.
상기 태양 전지의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양 전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작기 때문인데, 이 때문에 다수의 단위 태양광 어레이들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다. 또한, 태양 전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 구성하여 사용한다.The minimum unit of the solar cell is called a cell, and in practice, the solar cell is rarely used as it is. Although the voltage required for actual use is from a few V to tens or hundreds of V, the voltage from one cell is about 0.5V, which is very small. This is why multiple unit photovoltaic arrays can be connected in series or in parallel to the required unit capacity. I use it. In addition, when solar cells are used outdoors, they face various harsh environments, and thus, a plurality of cells are packaged and used to protect a plurality of cells connected to a required unit capacity in a harsh environment.
상기 태양광 접속반(200)은 상기 태양전지 어레이(100)와 인버터(300) 사이에 설치되어 상기 태양전지 어레이(100)에서 최대 출력을 얻을 수 있도록 태양광 발전 시스템이 최적화된 상태로 운전될 수 있도록 전기적인 감시 또는 보호 기능을 수행한다.The
이를 위하여 상기 태양광 접속반(200) 내부에는 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들이 구비된다. 아울러, 상기 보호 장치에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단(220)과, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈(210) 등이 구성된다.To this end, various protection devices are provided inside the
상기 인버터(300)는 다른 말로는 컨버터(converter), PCS로도 불리며, 상기 태양광 모듈(100)에서 생성되어 공급되는 전기 에너지인 직류 에너지를 교류 에너지로 전환하여 공급하는 역할을 하며 DC/AC 인버터를 포함한다. 상기 DC/AC 인버터는 SCR, Transistor, IGBT, GTO(Gate to Turn Off SCR) 등 다양한 반도체 스위칭 소자를 이용하여 고주파 스위칭 방식으로 설정된 교류 전원으로 변환시켜 출력한다.In other words, the
상기 로드(430)에 상기 태양광 발전이 이루어지지 않는 야간에 상기 각 태양전지 스트링(120)을 통해 각 태양전지 모듈(110)에 DC 전원을 인가하여 전계 발광 이미지를 측정하는 이미지 측정부가 탈부착되게 구성되는데, 상기 이미지 측정부는 상기 각 태양전지 스트링(120)에 DC 전원을 인가하는 전원부와, 상기 전원부를 통해 인가된 DC 전원에 의해 상기 각 태양전지 모듈의 이미지를 촬영하는 촬영부를 포함하여 이루어진다.The image measuring unit for measuring the electroluminescence image is detachable by applying DC power to each
상기 고전압 스위칭 보드(400)는 상기 태양전지 스트링(120)의 출력단들이 각각 연결되는 입력부와 상기 태양광 접속반(200)의 입력단과 각각 연결되는 출력부를 구비한다. The high
상기 보호 회로부(420)는 상기 로드(430)와 출력부 사이에 적어도 하나의 저항과 다이오드를 직렬로 연결하여 구성된다.The
상기 로드(430)는 100㎳이하의 시간으로 상기 각 고전압 스위칭 보드(400)를 제어하여 상기 계측기를 통해 상기 각 태양전지 스트링(120)의 전압 및 전류 곡선을 순차적으로 측정한다.The
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템은 태양전지 모듈(110)이 발전하지 않는 시간대에 고전압 스위칭 보드(400)를 태양광 접속반(200)에 구성된 스트링 연결선과 1대1로 연결하고 발전 시간대에 태양전지 모듈(110)의 발전을 방해하지 않고 태양전지 모듈(110)의 전류 및 전압 곡선을 측정하고자 할 때 100ms 이내에서 스위칭 작동과 전류 및 전압 측정이 이루어져 태양광 발전 상황에 아무런 영향을 주지 않도록 하는 것이다.The photovoltaic power generation system having the high voltage switching board according to the present invention configured as described above has a high
또한, 이미 연결된 고전압 스위칭 보드(400)를 야간에는 DC 전원을 인가하여 스트링 단위로 전계 발광 이미지를 측정하여 PID 현상이 발생한 태양전지 모듈을 찾는데 이용할 수 있다.In addition, the already connected high
본 발명에 따르면 태양광 발전소에 설치된 태양전지 모듈(110)을 태양전지 스트링(120) 단위로 검사할 수 있도록 하는 시스템이며, 태양광 발전이 이루어지는 상황에서 발전을 중단하지 않고 고전압 스위칭 보드(400)를 이용하여 태양전지 모듈(110) 상태를 측정할 수 있도록 하여 태양광 모듈 유지 검사 설비에 적용하여 유용하게 사용할 수 있다.According to the present invention is a system for inspecting the
도 4는 도 3의 로드에 접속하여 전압 및 전류 곡선을 측정한 형태를 나타낸 도면이다.4 is a view illustrating a form in which voltage and current curves are measured by connecting to the rod of FIG. 3.
도 4의 [1]에서와 같이, 정상 전압-전류 곡선(A)보다 측정된 전압-전류 곡선(B)이 전체적으로 낮을 경우에 높은 전위차에 의한 태양전지 모듈의 부식인 PID 현상이 나타남을 알 수 있다.As shown in [1] of FIG. 4, it can be seen that the PID phenomenon, which is corrosion of the solar cell module due to a high potential difference, appears when the measured voltage-current curve B is lower than the normal voltage-current curve A as a whole. have.
또한, 도 4의 [2]에서와 같이, 정상 전압-전류 곡선(A)보다 측정된 전압-전류 곡선(B)의 우측이 낮을 경우에 태양전지 스트링에 연결된 태양전지 모듈 중 일부 태양전지 모듈에서 바이패스 다이오드 불량 및 태양전지 스트링에 연결된 태양전지 모듈간의 연결 불량임을 알 수 있다.In addition, in some solar cell modules of the solar cell module connected to the solar cell string when the right side of the measured voltage-current curve (B) is lower than the normal voltage-current curve (A), as shown in [2] of FIG. It can be seen that the bypass diode is defective and the connection between the solar cell modules connected to the solar cell string is poor.
도 4의 [3]에서와 같이, 측정된 전압-전류 곡선(B)의 우측에서 왜란이 발생한 경우에 태양전지 스트링에 연결된 태양전지 모듈에서 핫 스팟 현상이 나타남을 알 수 있다.As shown in [3] of FIG. 4, it can be seen that a hot spot phenomenon occurs in the solar cell module connected to the solar cell string when the disturbance occurs in the right side of the measured voltage-current curve B. FIG.
또한, 도 4의 [4]에서와 같이, 측정된 전압-전류 곡선(B)의 상측에서 왜란이 발생한 경우에 태양전지 스트링에 연결된 태양전지 모듈간의 전류 출력 불균일 즉 일부의 태양전지 모듈에 그늘이나 오염이 발생했음을 알 수가 있다.In addition, as shown in [4] of FIG. 4, when the disturbance occurs in the upper side of the measured voltage-current curve B, the current output unevenness between the solar cell modules connected to the solar cell string, that is, the shade of some solar cell modules It can be seen that contamination has occurred.
도 5는 도 1의 로드를 통해 DC전원을 인가하여 태양전지 모듈의 발광 이미지를 촬영한 화면이다.FIG. 5 is a screen photographing an emission image of a solar cell module by applying DC power through the rod of FIG. 1.
도 5에서와 같이, 태양광이 발전하지 않은 야간에 로드를 통해 DC 전원을 각 태양전지 스트링에 인가했을 때 태양전지 모듈에 열화가 발생한 경우에 PID 현상에 의해 상측과 같이 검은색이 나타나고, PID 현상이 없을 경우에는 아래 쪽과 같이 검은색이 부분이 없게 된다.As shown in FIG. 5, when deterioration occurs in a solar cell module when DC power is applied to each string of solar cells through a load at night when no solar power is generated, black appears as shown above due to the PID phenomenon. If there is no phenomenon, there will be no black parts as shown below.
이를 통해 이미지 화상을 보면서 태양전지 모듈을 스트링 단위로 진단할 수가 있다.Through this, the solar cell module can be diagnosed in string units while viewing the image image.
도 6은 도 3의 계측기를 통해 태양전지 스트링의 전압 및 전류 곡선을 측정한 상태를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating a state in which voltage and current curves of a solar cell string are measured through the measuring apparatus of FIG. 3.
도 6에서와 같이, 각 태양전지 스트링의 전압 및 전류 곡선을 측정하여 곡선 형태에 따라 기준 전압 및 전류 곡선과 비교하여 각 태양전지 스트링의 전압(V)(Voltage), 전류(A)(Current), 파워(W)(Power)의 고장진단이 가능하다.As shown in FIG. 6, the voltage and current curves of the respective solar cell strings are measured and compared with the reference voltage and current curves according to the curve shape, and the voltage (V) and the current (A) (Current) of each solar cell string. It is possible to diagnose the failure of the power (W).
한편, 이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.On the other hand, what has been described above is only one embodiment for carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, the present invention without departing from the gist of the invention claimed in the claims below Anyone with ordinary knowledge in the field will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
100 : 태양전지 어레이 200 : 태양광 접속반
300 : 인버터 400 : 고전압 스위칭 보드100: solar cell array 200: solar panel
300: inverter 400: high voltage switching board
Claims (7)
상기 태양전지 어레이의 각 태양전지 스트링을 결선하여 각 태양전지 모듈로부터 생산된 직류 전원을 취합하는 태양광 접속반과,
상기 태양광 접속반에 취합된 직류 전원을 전달받아 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터와,
상기 태양광 접속반의 전단에 구성되어 상기 각 태양전지 스트링과 태양광 접속반 사이를 OPEN 또는 CLOSE하는 릴레이와 외부에서 접속되는 계측기를 전위차로부터 보호하기 위한 보호 회로부를 포함하여 이루어진 복수개의 고전압 스위칭 보드를 구비하고,
상기 각 고전압 스위칭 보드와 접속되어 상기 계측기가 탈부착되고 상기 각 고전압 스위칭 보드를 순차적으로 제어하는 로드를 구비하고,
상기 로드에 태양광 발전이 이루어지지 않는 야간에 상기 각 태양전지 스트링을 통해 각 태양전지 모듈에 DC 전원을 인가하여 전계 발광 이미지를 측정하는 이미지 측정부가 탈부착되며,
상기 보호 회로부는 상기 로드와 출력부 사이에 적어도 하나의 저항과 다이오드를 직렬로 연결하여 구성되고,
상기 릴레이는 상기 로드에 상기 계측기가 접속되었을 때 100㎳이하의 시간으로 상기 각 고전압 스위칭 보드를 제어하여 상기 계측기를 통해 상기 각 태양전지 스트링의 전압 및 전류 곡선을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 고전압 스위칭 보드를 구비한 태양광 발전 시스템.A solar cell array comprising a plurality of solar cell strings connected in series and having a predetermined interval, in which a plurality of solar cell modules for producing and outputting DC power from sunlight;
A solar connection panel connecting the respective solar cell strings of the solar cell array to collect DC power produced from each solar cell module;
An inverter for receiving the DC power collected in the solar panel and converting the AC power into an AC power;
A plurality of high voltage switching boards configured at a front end of the solar connection panel and including a relay for OPEN or CLOSE between each of the solar cell strings and the solar connection panel and a protection circuit for protecting an instrument connected from the outside from potential differences; Equipped,
A rod connected to each of the high voltage switching boards, the meter being detachable and sequentially controlling the high voltage switching boards;
The image measuring unit which attaches DC power to each solar cell module through each of the solar cell strings and measures the electroluminescent image is detached at night when no solar power is generated to the rod.
The protection circuit unit is configured by connecting at least one resistor and a diode in series between the rod and the output unit,
The relay controls the high voltage switching board at a time of 100 kΩ or less when the meter is connected to the load, and sequentially measures the voltage and current curves of the respective solar cell strings through the meter. PV system with switching board.
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KR1020180051001A KR102010315B1 (en) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | Photovoltaic power generation system having high voltage switching board |
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