KR102204955B1 - Solar power unit having the function of anti-Potential Induced Degradation - Google Patents

Solar power unit having the function of anti-Potential Induced Degradation Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템은, 음극 및 양극 단자를 각각 포함하는 하나 이상의 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 변환하는 전력변환장치; 상기 전력변환장치 앞단에 구비되어 PID 보상 전압을 인가하는 PID 보상장치;및 상기 PID 보상장치를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 PID 보상장치는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 PID 보상장치를 선택적으로 연결/해제하는 PID 스위치를 더 포함하고, 상기 PID 보상장치는, 상기 하나 이상의 태양전지모듈에 동시에 상기 PID 보상 전압을 인가하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명은 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 발전시스템의 전력변환장치가 멀티스트링으로 구성 될 때, 하나의 PID 보상장치로 다수의 태양전지모듈에 PID 전압 보상을 할 수 있다.
또한, 지락검출장치와 PID 보상장치를 선택적으로 동작하고, 필요시 동시 동작하여 태양광 발전시스템의 정상동작 여부를 확인할 수 있다.A solar power generation system having a PID prevention function according to the present invention comprises: at least one solar cell module each including a negative electrode and a positive electrode terminal; A power conversion device that converts the power produced by the solar cell module; A PID compensation device provided in front of the power converter to apply a PID compensation voltage; and a control unit for controlling the PID compensation device, wherein the PID compensation device selectively selects the PID compensation device according to the control of the control unit. It further includes a PID switch for connecting/disconnecting, and the PID compensation device is characterized in that the PID compensation voltage is simultaneously applied to the one or more solar cell modules.
The present invention relates to a photovoltaic power generation system having a PID prevention function, and in particular, when the power conversion device of the photovoltaic power generation system is composed of a multi-string, a PID compensation device can compensate for the PID voltage to a plurality of solar cell modules. I can.
In addition, the ground fault detection device and the PID compensation device are selectively operated, and if necessary, the photovoltaic power generation system can be checked for normal operation by operating simultaneously.

Description

PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템{Solar power unit having the function of anti-Potential Induced Degradation}Solar power unit having the function of anti-Potential Induced Degradation}

본 발명은 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 지락방지기능과 PID 방지 기능을 모두 갖는 태양광 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system having a PID prevention function, and in particular, to a photovoltaic power generation system having both a ground fault prevention function and a PID prevention function.

PID(Potential Induced Degradation) 현상은 태양광 발전소에 설치되어 가동되는 모듈 일부에 가해진 고전압 스트레스에 의해 셀의 전기적 특성이 저하되고 이에 따라 모듈의 출력 특성도 동시에 저하되는 현상을 말한다. The PID (Potential Induced Degradation) phenomenon refers to a phenomenon in which electrical characteristics of a cell are deteriorated due to high voltage stress applied to a part of a module installed and operated in a solar power plant, and thus the output characteristics of a module are also deteriorated at the same time.

일반적으로 태양광 발전시스템에서 태양전지 프레임은 전위가 0V가 되고, 태양전지는 접지 위치에 따라 -나 +로 전위가 달라진다. 이때, 태양전지와 프레임 간의 전압으로 인해 모듈에 사용되는 재질로부터 전자가 방출되어 접지된 프레임을 통해 방전이 발생하게 된다. 이로 인해 태양전지의 전류 특성이 부정적으로 변화시킬 수 있는 분극화가 일어난다. 이러한 분극화는 전체 태양광 발전량을 감소시키고, 태양광 발전시스템의 신뢰성이 감소된다. In general, in a solar power generation system, the potential of the solar cell frame becomes 0V, and the potential of the solar cell changes to-or + depending on the grounding position. At this time, due to the voltage between the solar cell and the frame, electrons are emitted from the material used for the module, and discharge is generated through the grounded frame. This causes polarization that can negatively change the current characteristics of the solar cell. This polarization reduces the total amount of solar power generation and reduces the reliability of the solar power system.

일반적으로 알려진 PID 저감 기술은 태양전지, 모듈 및 시스템 레벨에서 각각 개발되고 있다. Nagel 등에 의하면 태양전지 레벨에서 가장 널리 쓰이고 있는 방법은 반사방지막의 정전용량을 최소화하는 것으로 반사방지막의 굴절율을 변화시켜 PID 저감 효과를 얻을 수 있으나, 이 방법은 셀 효율의 감소 요인이 되기도 한다.Generally known PID reduction technology is being developed at the solar cell, module and system level, respectively. According to Nagel et al., the most widely used method at the solar cell level is to minimize the capacitance of the anti-reflective film, thereby changing the refractive index of the anti-reflective film to obtain a PID reduction effect, but this method is also a factor of decreasing cell efficiency.

그리고 모듈 레벨에서는 수분 침투를 최소화하는 것으로 모듈 제조 공정을 최적화하거나 재료를 변경하여 PID 저감 효과를 얻을 수 있으나, 이 방법은 모듈 제조 원가 증가 요인이 되기도 한다.In addition, at the module level, it is possible to optimize the module manufacturing process by minimizing moisture penetration, or to obtain a PID reduction effect by changing the material, but this method also increases the module manufacturing cost.

한국공개특허 제10-2018-0024169호Korean Patent Publication No. 10-2018-0024169

본 발명은 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 발전시스템의 전력변환장치가 멀티스트링으로 구성 될 때, 하나의 PID 보상장치로 다수의 태양전지모듈에 PID 전압 보상을 할 수 있는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system having a PID prevention function, and in particular, when the power conversion device of the photovoltaic power generation system is composed of a multi-string, a PID compensation device can compensate for the PID voltage to a plurality of solar cell modules. I aim for what I can do.

또한, 지락검출장치와 PID 보상장치를 선택적으로 동작하고, 필요시 동시 동작하여 태양광 발전시스템의 정상동작 여부를 확인하는 것을 목적으로 한다. In addition, it is intended to check whether the solar power generation system operates normally by selectively operating the ground fault detection device and the PID compensation device, and simultaneously operating when necessary.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템은, 음극 및 양극 단자를 각각 포함하는 하나 이상의 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 변환하는 전력변환장치; 상기 전력변환장치 앞단에 구비되어 PID 보상 전압을 인가하는 PID 보상장치;및 상기 PID 보상장치를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 PID 보상장치는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 PID 보상장치를 선택적으로 연결/해제하는 PID 스위치를 더 포함하고, 상기 PID 보상장치는, 상기 하나 이상의 태양전지모듈에 동시에 상기 PID 보상 전압을 인가하는 점에 그 특징이 있다.A solar power generation system having a PID prevention function according to the present invention for achieving the above object comprises: at least one solar cell module each including a negative electrode and a positive electrode terminal; A power conversion device that converts the power produced by the solar cell module; A PID compensation device provided in front of the power converter to apply a PID compensation voltage; and a control unit for controlling the PID compensation device, wherein the PID compensation device selectively selects the PID compensation device according to the control of the control unit. It further includes a PID switch for connecting/disconnecting, wherein the PID compensation device is characterized in that the PID compensation voltage is simultaneously applied to the one or more solar cell modules.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치는 계통으로부터 전원을 공급받아 PID 보상 전압을 생성하는 전압생성부를 더 포함하고, 상기 전압생성부는 계통 전원을 입력받아 AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류회로부; 및 상기 정류된 DC전원을 승압하여 PID 보상 전압을 생성하는 승압회로부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the PID compensating device further includes a voltage generator that receives power from a system and generates a PID compensation voltage, and the voltage generator receives system power and rectifies AC power to DC power; And a step-up circuit unit for generating a PID compensation voltage by boosting the rectified DC power source.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치는, 각각의 태양전지모듈의 양극단자와 연결되어 과전압 또는 과전류를 방지하는 퓨즈; 및 상기 퓨즈와 연결되어 직류전류가 역으로 흘러 들어가는 것을 방지하는 역전류 다이오드;를 포함하고, 상기 퓨즈 및 역전류 다이오드는 순방향으로 구성되는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the PID compensation device includes: a fuse connected to the positive terminal of each solar cell module to prevent overvoltage or overcurrent; And a reverse current diode connected to the fuse to prevent a direct current from flowing in the reverse direction, wherein the fuse and the reverse current diode are configured in a forward direction.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치는, 상기 퓨즈의 출력단 전압을 검출하여 상기 퓨즈의 소손 여부를 검출하는 퓨즈 소손 검출부; 상기 전압생성부 출력단의 전압을 검출하는 출력전압 검출부; 및 상기 전압생성부 출력단의 누설전류를 검출하는 누설전류 검출부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In particular, the PID compensating device may include a fuse burnout detection unit configured to detect whether the fuse is burned by detecting a voltage at an output terminal of the fuse; An output voltage detector configured to detect a voltage at an output terminal of the voltage generator; And a leakage current detection unit for detecting a leakage current of the output terminal of the voltage generation unit.

여기서, 특히 상기 태양전지모듈에서 발생하는 지락사고를 검출하는 지락검출장치를 더 포함하고, 상기 지락검출장치는 상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치는 서로 상보적으로 동작하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, further comprising a ground fault detection device for detecting a ground fault occurring in the solar cell module, the ground fault detection device is controlled by the control unit, the PID compensation device and the ground fault detection device are operated complementarily with each other It has its characteristics in that it does.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치 동작 중 상기 지락검출장치를 동작시켜 간헐적으로 접지상태를 확인하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, it is characterized in that the grounding state is intermittently checked by operating the ground fault detection device during the operation of the PID compensation device.

여기서, 특히 상기 지락검출장치 동작 중 상기 PID 보상장치를 동작시켜 상기 지락검출장치의 정상동작여부를 확인하는 점에 그 특징이 있다.In particular, it is characterized in that the PID compensation device is operated during the operation of the ground fault detection device to check whether the ground fault detection device operates normally.

여기서, 특히 상기 제어부는, 상기 태양전지모듈의 출력전압 또는 전류에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the control unit is characterized in that it controls the PID compensation device and the ground fault detection device according to the output voltage or current of the solar cell module.

여기서, 특히 상기 제어부는, 일출시간 또는 일몰시간에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the control unit is characterized in that it controls the PID compensation device and the ground fault detection device according to a sunrise time or a sunset time.

여기서, 특히 상기 제어부는, 일사량 및 온도에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the control unit is characterized in that it controls the PID compensation device and the ground fault detection device according to the amount of insolation and temperature.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치는 상기 태양전지모듈의 양극단자와 연결되어 PID 방지 기능을 갖는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the PID compensation device is characterized in that it has a PID prevention function by being connected to the positive terminal of the solar cell module.

여기서, 특히 상기 PID 보상장치는 상기 태양전지모듈의 음극단자와 연결되어 PID 방지 기능을 갖는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the PID compensation device is characterized in that it has a PID prevention function by being connected to the negative terminal of the solar cell module.

본 발명은 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 발전시스템의 전력변환장치가 멀티스트링으로 구성 될 때, 하나의 PID 보상장치로 다수의 태양전지모듈에 PID 전압 보상을 할 수 있다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system having a PID prevention function, and in particular, when the power conversion device of the photovoltaic power generation system is composed of a multi-string, a PID compensation device can compensate for the PID voltage to multiple solar cell modules. I can.

또한, 지락검출장치와 PID 보상장치를 선택적으로 동작하고, 필요시 동시 동작하여 태양광 발전시스템의 정상동작 여부를 확인할 수 있다.In addition, the ground fault detection device and the PID compensation device are selectively operated, and if necessary, it is possible to check whether the solar power generation system is operating normally.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하나 이상의 태양전지모듈에 PID 전압을 동시에 인가하는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PID 보상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로 지락검출장치를 포함하는 태양광 발전시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating simultaneous application of a PID voltage to one or more solar cell modules according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing a configuration of a PID compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a solar power generation system including a ground fault detection device as an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 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.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" to another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but specially It should be understood that as long as there is no opposing substrate, it may be connected or may be connected via another component in the middle.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하나 이상의 태양전지모듈에 PID 전압을 동시에 인가하는 것을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating simultaneous application of a PID voltage to one or more solar cell modules according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PID 보상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically showing a configuration of a PID compensation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템은, 태양전지모듈(100), PID 보상장치(200), PID 스위치(210), 전력변환장치(400) 및 제어부(500)를 포함하여 구성된다.1 to 3, the solar power generation system having a PID prevention function according to the present invention, a solar cell module 100, a PID compensation device 200, a PID switch 210, a power conversion device 400 And a control unit 500.

상기 태양전지모듈(100)은 하나 이상이 구비되고, 각각 음극단자(-) 및 양극단자(+)를 포함한다.The solar cell module 100 is provided with one or more, and each includes a negative terminal (-) and a positive terminal (+).

PID(Potential induced degradation)는 비절연 태양광 발전시스템에서 태양전지모듈이 스트링으로 구성될 때, 태양전지모듈의 음극전압이 접지저항 대비 -로 발생되어 태양전지모듈의 이온화가 진행되면서 지속적으로 패널의 용량이 감소하게 되는 현상이다. 이를 방지하기 위해 태양전지모듈의 음극전압을 접지 대비 +로 만들어 줌으로써 PID 현상을 방지할 수 있다.PID (Potential Induced Degradation) is when the solar cell module is configured as a string in a non-insulated photovoltaic power generation system, the negative voltage of the solar cell module is generated as-compared to the ground resistance, so that the ionization of the solar cell module continues and the panel's This is a phenomenon in which the capacity decreases. To prevent this, PID phenomenon can be prevented by making the negative voltage of the solar cell module + relative to the ground.

상기 PID 보상장치(200)는 상기 전력변환장치(400) 앞단에 구비되어 PID 보상 전압을 상기 태양전지모듈(100)로 인가한다. 상기 PID 보상장치(200)의 일단은 상기 전력변환장치(400) 앞단에 연결되고 타단은 접지(G)와 연결된다.The PID compensation device 200 is provided at the front end of the power conversion device 400 to apply a PID compensation voltage to the solar cell module 100. One end of the PID compensator 200 is connected to the front end of the power conversion device 400 and the other end is connected to the ground (G).

보다 구체적으로, 상기 PID 보상장치(200)는 도 1과 같이 태양전지모듈(100)의 양극전압과 연결될 수 있다. 또는 도면에 도시되지 않았으나, 상기 태양전지모듈(100)의 음극전압과 연결될 수 있다.More specifically, the PID compensation device 200 may be connected to the anode voltage of the solar cell module 100 as shown in FIG. 1. Alternatively, although not shown in the drawing, it may be connected to the negative voltage of the solar cell module 100.

상기 PID 보상장치(200) 앞단에 PID 스위치(210)가 배치된다. 상기 PID 스위치(210)는 상기 제어부(500)의 제어에 따라 상기 PID 보상장치(200)와 상기 태양전지모듈(100)을 선택적으로 연결 또는 해제할 수 있다. 즉, PID 보상장치(200)에 문제가 생겼을 경우, 상기 제어부(500)에서 제어하여 PID 보상장치(200)를 태양전지모듈(100)과 해제하도록 상기 PID 스위치(210)를 오픈하도록 할 수 있다.A PID switch 210 is disposed in front of the PID compensation device 200. The PID switch 210 may selectively connect or disconnect the PID compensation device 200 and the solar cell module 100 under the control of the controller 500. That is, when a problem occurs in the PID compensation device 200, the PID switch 210 may be opened to release the PID compensation device 200 from the solar cell module 100 by controlling by the controller 500. .

상기 PID 보상장치(200)는 전압생성부(220)를 포함한다. 상기 전압생성부(220)는 계통(10)으로부터 전원을 공급받아 PID 보상 전압을 생성한다.The PID compensation apparatus 200 includes a voltage generator 220. The voltage generator 220 receives power from the system 10 and generates a PID compensation voltage.

상기 전압생성부(220)는 정류회로부(221) 및 승압회로부(222)를 포함한다.The voltage generation unit 220 includes a rectifier circuit unit 221 and a booster circuit unit 222.

상기 정류회로부(221)는 계통 전원을 입력받아 AC전원을 DC전원으로 정류한다. 상기 승압회로부(222)는 상기 정류된 DC전원을 승압하여 PID 보상 전압을 생성한다. 상기 PID 보상 전압은 상기 제어부(500)에 의해 설정될 수 있고, 상기 승압회로부(222)는 상기 제어부(500)에 의해 설정된 PID 보상 전압을 생성할 수 있다.The rectifying circuit unit 221 receives system power and rectifies AC power to DC power. The booster circuit unit 222 boosts the rectified DC power to generate a PID compensation voltage. The PID compensation voltage may be set by the control unit 500, and the boosting circuit unit 222 may generate the PID compensation voltage set by the control unit 500.

상기 PID 보상 전압을 상기 태양전지모듈(100) 양극단자(+)를 통해 인가함으로써 PID 현상을 방지할 수 있게된다.By applying the PID compensation voltage through the positive terminal (+) of the solar cell module 100, it is possible to prevent the PID phenomenon.

또한, 도면에 도시되지 않았으나, 상기 PID 보상 전압을 상기 태양전지모듈(100) 음극단자(-)를 통해 인가함으로써 PID 현상을 방지할 수 있다. Further, although not shown in the drawings, the PID phenomenon can be prevented by applying the PID compensation voltage through the negative terminal (-) of the solar cell module 100.

상기 태양전지모듈(100)이 하나 이상으로 구비되어 발전되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 PID 보상장치(200)는 동시에 PID 보상 전압을 인가할 수 있다. 하나의 PID 보상장치(200)를 통해 복수개의 태양전지모듈(100)에 동시에 PID 보상 전압을 인가함으로써 보다 쉽게 PID 보상 전압을 제어하고 원가 절감의 효과를 가져올 수 있다. 이 때, 상기 PID 보상장치(200)와 복수개의 태양전지모듈(100)은 병렬로 연결되어 상기 각각의 태양전지모듈(100)에 같은 PID 보상 전압을 인가할 수 있다.When more than one solar cell module 100 is provided to generate power, as shown in FIG. 2, the PID compensation device 200 may simultaneously apply a PID compensation voltage. By simultaneously applying the PID compensation voltage to the plurality of solar cell modules 100 through one PID compensation device 200, it is possible to more easily control the PID compensation voltage and reduce the cost. In this case, the PID compensation device 200 and the plurality of solar cell modules 100 may be connected in parallel to apply the same PID compensation voltage to each of the solar cell modules 100.

상기 PID 보상장치(200)는 퓨즈(230) 및 역전류 다이오드(240)를 포함한다.The PID compensating device 200 includes a fuse 230 and a reverse current diode 240.

상기 퓨즈(230)는 상기 태양전지모듈(100)의 양극단자(+)와 연결되어 과전압 또는 과전류를 방지한다.The fuse 230 is connected to the positive terminal (+) of the solar cell module 100 to prevent overvoltage or overcurrent.

상기 역전류 다이오드(240)는 상기 퓨즈(230)와 연결되어 직류 전류가 역으로 흘러들어가는 것을 방지한다. 상기 퓨즈(230)와 역전류 다이오드(240)는 순방향으로 구성된다. The reverse current diode 240 is connected to the fuse 230 to prevent direct current from flowing backward. The fuse 230 and the reverse current diode 240 are configured in a forward direction.

PID 보상전압은 상기 전압생성부(220)에서 생성되어 역전류 다이오드(240), 퓨즈(230)를 거쳐 각각의 태양전지모듈(100)의 양극단자(+)로 인가되게 된다.The PID compensation voltage is generated by the voltage generator 220 and applied to the positive terminal (+) of each solar cell module 100 through the reverse current diode 240 and the fuse 230.

상기 PID 보상장치(200)는 퓨즈 소손 검출부(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 퓨즈 소손 검출부(260)는 상기 퓨즈(230)의 출력단 전압을 검출하여 상기 퓨즈(230)의 소손 여부를 검출한다. 상기 퓨즈(230)의 소손 여부를 검출하여 상기 태양전지모듈(100)에 PID 보상 전압이 정상적으로 인가되고 있는지 판단할 수 있다.The PID compensating device 200 may further include a fuse burnout detection unit 260. The fuse burnout detection unit 260 detects whether the fuse 230 is burned by detecting a voltage at the output terminal of the fuse 230. It may be determined whether the PID compensation voltage is normally applied to the solar cell module 100 by detecting whether the fuse 230 is burned.

보다 구체적으로, 상기 퓨즈(230)의 출력단 전압과 상기 제어부(500)에서 설정된 PID 보상 전압을 비교하여 정상적인 PID 보상 전압이 인가되는지 확인한다.More specifically, it is checked whether a normal PID compensation voltage is applied by comparing the output voltage of the fuse 230 with the PID compensation voltage set by the controller 500.

상기 PID 보상장치(200)는 출력전압 검출부(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 출력전압 검출부(250)는 상기 전압생성부(220)에서 생성된 PID 보상 전압을 상기 전압생성부(220) 출력단에서 검출한다. 상기 출력전압 검출부(250)에서 검출된 전압과 상기 제어부(500)에서 설정된 PID 보상 전압을 비교하여 정상적인 PID 보상 전압이 출력되고 있는지 판단할 수 있다.The PID compensating device 200 may further include an output voltage detector 250. The output voltage detection unit 250 detects the PID compensation voltage generated by the voltage generation unit 220 at the output terminal of the voltage generation unit 220. It may be determined whether a normal PID compensation voltage is being output by comparing the voltage detected by the output voltage detection unit 250 with the PID compensation voltage set by the control unit 500.

상기 PID 보상장치(200)는 누설전류 검출부(270)를 더 포함할 수 있다. 상기 누설전류 검출부(270)는 상기 전압생성부(220) 출력단에서 누설되는 전류를 검출하고 누설전류가 검출되는 경우 제어부(500)로 누설전류 검출을 알려 PID 보상장치(200)를 보호할 수 있다.The PID compensating device 200 may further include a leakage current detection unit 270. The leakage current detection unit 270 may detect a current leaking from the output terminal of the voltage generation unit 220 and, when a leakage current is detected, notify the controller 500 of the leakage current to protect the PID compensation device 200. .

도 4는 본 발명의 일 실시 예로 지락검출장치를 포함하는 태양광 발전시스템을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a solar power generation system including a ground fault detection device as an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전시스템은 지락검출장치(300)를 더 포함한다. 상기 지락검출장치(300)는 상기 태양전지모듈(100)에서 발생하는 지락사고를 검출한다. 상기 지락검출장치(300)는 제어부(500)에 의해 제어되고, 상기 PID 보상장치(200)와 상기 지락검출장치(300)는 서로 상보적으로 동작한다.Referring to Figure 4, the solar power generation system according to the present invention further includes a ground fault detection device (300). The ground fault detection device 300 detects a ground fault occurring in the solar cell module 100. The ground fault detection device 300 is controlled by a control unit 500, and the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 operate complementarily.

상기 지락검출장치(300)는 제 1분압저항(310), 제 2분압저항(320), 접지저항(330), 접지저항전압검출부(340) 및 기준전압비교부(350)로 구성된다.The ground fault detection device 300 includes a first voltage divider 310, a second voltage divider 320, a ground resistance 330, a ground resistance voltage detection unit 340, and a reference voltage comparison unit 350.

상기 제 1분압저항(310) 및 제 2분압저항(320)은 상기 태양전지모듈(100)의 음극과 양극 양단의 전압을 분압하기 위한 것이고, 상기 접지저항(330) 일단이 상기 제 1분압저항(310)과 제 2분압저항(320) 사이의 공통중성점(N)에 연결되고, 타단이 접지점에 연결된다. 상기 접지저항전압검출부(340)는 상기 접지저항(330)의 양단전압을 검출하고, 상기 기준전압비교부(350)는 상기 접지저항전압검출부(340)로부터 검출된 상기 접지저항(330)의 양단전압과 기준전압값을 비교하여 지락사고 발생여부를 판단한다.The first voltage divider 310 and the second voltage divider 320 are for dividing the voltage across the negative and positive electrodes of the solar cell module 100, and one end of the ground resistance 330 is the first divided resistance. It is connected to the common neutral point (N) between (310) and the second voltage divider 320, and the other end is connected to the ground point. The ground resistance voltage detection unit 340 detects the voltage at both ends of the ground resistance 330, and the reference voltage comparison unit 350 is the voltage at both ends of the ground resistance 330 detected from the ground resistance voltage detection unit 340 Compare the value of the reference voltage and to determine whether a ground fault has occurred.

정상운전중에는 각 분압저항 양단 전압은 같으며, 분압저항 출력의 공통중성점과 접지 사이의 접지저항(330)에는 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 태양전지 모듈의 DC출력 양극이나 음극이 접지와 도통되는 지락사고가 발생하면 각 분압저항 양단 전압은 편차가 생기며, 분압저항 출력의 공통중성점(N)과 접지 사이에 설치한 접지저항(330)에는 전류가 생기게 된다.During normal operation, the voltage across each of the voltage divider resistors is the same, and no current flows through the ground resistance 330 between the common neutral point of the voltage divider output and the ground. However, when a ground fault occurs in which the DC output positive or negative pole of the solar cell module is connected to the ground, the voltage across each of the voltage divider resistors varies, and the ground resistance installed between the common neutral point (N) of the voltage divider output and the ground (330 ) Has a current.

지락사고 발생시 접지저항(330) 양단에 전류가 흐르고, 접지저항(330) 양단에 전압강하가 발생하며, 접지저항(330)의 양단 전압을 계측하여 지락사고 발생여부를 판단한다.When a ground fault occurs, a current flows across the ground resistor 330, a voltage drop occurs across the ground resistor 330, and the voltage across the ground resistor 330 is measured to determine whether a ground fault has occurred.

상기 제어부(500)는 상기 기준전압제어부에서 상기 접지저항(330)의 양단전압이 상기 기준전압을 초과하여 지락사고가 발생한 것으로 판단된 경우 태양광발전시스템의 운전을 정지하도록 제어한다.The control unit 500 controls the reference voltage control unit to stop the operation of the photovoltaic power generation system when it is determined that a ground fault has occurred because the voltage across the ground resistor 330 exceeds the reference voltage.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 기준전압제어부에서 상기 접지저항(330)의 양단전압이 상기 기준전압을 초과하여 지락사고가 발생한 것으로 판단된 경우 지락사고가 발생하였다는 알람을 표시하도록 상기 태양광발전시스템의 동작을 제어할 수도 있다.In addition, when the reference voltage control unit determines that a ground fault has occurred due to the voltage at both ends of the ground resistor 330 exceeding the reference voltage, the solar panel 500 displays an alarm indicating that a ground fault has occurred. It can also control the operation of the power generation system.

상기 지락검출장치(300)를 필요에 따라 분압저항에서 접지저항(330)으로 구성을 선택적으로 연결/해제할수 있도록 하기 위한 릴레이스위치(360)를 더 포함하여 구성된다. 상기 릴레이스위치(360)는 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 접지저항(330)과 상기 제 1분압저항(310)과 제 2분압저항(320) 사이의 공통중성점(N) 사이에 연결되어 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 릴레이스위치(360)는 접지저항(330)을 상기 공통중성점(N)으로부터 연결하거나 해제하는 방식으로 온/오프 제어되고 이러한 온/오프 제어에 의해 지락검출장치를 연결/해제하여 지락검출기능을 켜거나 끄게 된다.The ground fault detection device 300 is configured to further include a relay switch 360 for selectively connecting/disconnecting the configuration from the divided resistance to the ground resistance 330 as necessary. As can be seen in FIG. 4, the relay switch 360 is connected between a ground resistance 330 and a common neutral point N between the first voltage divider 310 and the second voltage divider 320. . Therefore, in the embodiment of the present invention, the relay switch 360 is controlled on/off by connecting or releasing the ground resistance 330 from the common neutral point (N), and the ground fault detection device is controlled by this on/off control. By connecting/disconnecting, the ground fault detection function is turned on or off.

상기 제어부(500)는 상기 PID 보상장치(200), 지락검출장치(300) 및 전력변환장치(400)를 제어한다. The control unit 500 controls the PID compensation device 200, the ground fault detection device 300, and the power conversion device 400.

상기 제어부(500)는 PID 보상장치(200) 동작 중 지락검출장치(300)를 동작시켜 간헐적으로 접지상태를 확인할 수 있다. The control unit 500 may intermittently check the grounding state by operating the ground fault detection device 300 during operation of the PID compensation device 200.

상기 제어부(500)는 태양전지모듈(100)이 정상동작하는 중에 PID 보상장치(200)를 동작시켜 상기 지락검출장치(300)의 정상동작 여부를 확인할 수 있다. 상기 태양전지모듈(100)이 정상동작 중에 PID 보상장치(200)의 동작으로 PID 보상 전압이 태양전지모듈(100)의 양극 단자(+)에 인가되면 상기 지락검출장치(300)는 지락사고로 판단할 수 있다. 상기와 같이 상기 제어부(500)는 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)를 선택적으로 동작 제어하고, 또는 동시에 동작 제어하여 태양광 발전시스템의 정상동작 여부를 확인할 수 있다.The control unit 500 may check whether the ground fault detection device 300 operates normally by operating the PID compensation device 200 while the solar cell module 100 is operating normally. When the PID compensation voltage is applied to the positive terminal (+) of the solar cell module 100 due to the operation of the PID compensation device 200 during normal operation, the ground fault detection device 300 causes a ground fault. I can judge. As described above, the controller 500 may selectively control the operation of the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 or simultaneously control the operation to check whether the solar power generation system operates normally.

상기 제어부(500)는 상기 태양전지모듈(100)의 출력전압 또는 전류에 따라 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 태양전지모듈(100)의 출력전압이나 전류가 미리 설정된 일정값 이상이면 상기 릴레이스위치(360)를 온 상태로 제어하고, 태양전지모듈(100)의 출력전압이나 전류가 미리 설정된 일정값 미만이면 상기 릴레이스위치(360)를 오프 상태로 제어한다. 또한, 태양전지모듈(100)의 출력전압이나 전류에 따라 상기 PID 보상장치(200)의 온/오프를 제어할 수 있다. 상기 동작의 온/오프는 PID 스위치(210)의 온/오프로 제어할 수도 있다.The controller 500 may control the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 according to the output voltage or current of the solar cell module 100. For example, if the output voltage or current of the solar cell module 100 is more than a preset predetermined value, the relay switch 360 is controlled to be turned on, and the output voltage or current of the solar cell module 100 is preset constant. If it is less than the value, the relay switch 360 is controlled to be in an off state. In addition, on/off of the PID compensating device 200 may be controlled according to the output voltage or current of the solar cell module 100. On/off of the operation may be controlled by on/off of the PID switch 210.

상기 제어부(500)는 일출시간 또는 일몰시간에 따라 상기 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)를 제어할 수 있다. 계절 및 지역에 따라 일출시간 또는 일몰시간이 달라지므로 상기 제어부(500)는 변화하는 일출시간 또는 일몰시간에 따라 상기 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 일출시간으로부터 일몰시간까지 미리 설정된 일정 범위 내에 해당되면 상기 릴레이스위치(360)를 온 상태로 제어하고, 일출시간으로부터 일몰시간까지 미리 설정된 일정 범위 내에 해당되지 않으면 상기 릴레이스위치(360)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 또한, PID 보상장치(200)는 일출시간 또는 일몰시간에 따라 그 동작의 온/오프를 제어할 수 있고, 상기 동작의 온/오프는 PID 스위치(210)의 온/오프로 제어할 수도 있다. 지락검출장치(300) 없이 PID 보상장치(200)만 구비되어 있는 경우, PID 보상장치(200)를 일출시간으로부터 일몰시간까지 미리 설정된 일정 범위 내에 동작시키거나, 또는 정지 없이 계속 동작시킬 수도 있다. 상기 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)의 동작시간을 사용자가 임의로 지정할 수도 있다.The controller 500 may control the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 according to a sunrise time or a sunset time. Since the sunrise time or sunset time varies according to the season and region, the controller 500 may control the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 according to the changing sunrise time or sunset time. More specifically, if it falls within a predetermined range from sunrise time to sunset time, the relay switch 360 is controlled to be turned on, and if it does not fall within a predetermined range from sunrise time to sunset time, the relay switch 360 Can be controlled in the off state. In addition, the PID compensation device 200 may control the on/off of the operation according to the sunrise time or the sunset time, and the on/off of the operation may be controlled by on/off of the PID switch 210. When only the PID compensation apparatus 200 is provided without the ground fault detection apparatus 300, the PID compensation apparatus 200 may be operated within a predetermined range from sunrise time to sunset time, or may be continuously operated without stopping. The operation time of the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 may be arbitrarily designated by the user.

상기 제어부(500)는 일사량 및 온도에 따라 PID 보상장치(200) 및 지락검출장치(300)를 제어할 수 있다. 예를 들면 일사량 및 온도가 미리 설정된 일정값 이상이면 릴레이스위치(360)를 온하여 지락검출장치(300)가 동작하도록 연결하고, 일사량 및 온도가 미리 설정된 일정값 이하이면 상기 릴레이스위치(350)를 오프하여 상기 지락검출장치(300)의 동작을 해제한다. 또한, PID 보상장치(200)도 일사량 및 온도에 따라 태양전지모듈(100)의 발전량이 달라지므로, 상기 일사량 및 온도에 따른 태양전지모듈(100)의 발전량에 따라 PID 보상 전압을 설정할 수 있다.The controller 500 may control the PID compensation device 200 and the ground fault detection device 300 according to the amount of insolation and temperature. For example, if the amount of insolation and temperature are higher than a preset predetermined value, the relay switch 360 is turned on to connect the ground fault detection device 300 to operate, and if the amount of insolation and temperature are less than a predetermined value, the relay switch 350 is turned on. By turning off, the operation of the ground fault detection device 300 is released. In addition, since the amount of power generation of the solar cell module 100 varies according to the amount of insolation and temperature in the PID compensation device 200, the PID compensation voltage may be set according to the amount of power generation of the solar cell module 100 according to the amount of insolation and temperature.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다. The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains shall be deemed to be within the scope of the description of the claims of the present invention to various ranges that can be modified.

10 계통 100 태양전지모듈
200 PID 보상장치 210 PID 스위치
220 전압생성부 221 정류회로부
222 승압회로부 230 퓨즈
240 역전류 다이오드 250 출력전압 검출부
260 퓨즈 소손 검출부 300 지락검출장치
310 제1분압저항 320 제2분압저항
330 접지저항 340 접지저항 검출부
350 기준전압 비교부 360 릴레이스위치
400 전력변환장치 500 제어부10 systems 100 solar cell modules
200 PID compensator 210 PID switch
220 Voltage generation unit 221 Rectification circuit unit
222 booster circuit part 230 fuse
240 Reverse current diode 250 Output voltage detector
260 Fuse burnout detection unit 300 Ground fault detection device
310 First partial voltage 320 Second partial resistance
330 Earth resistance 340 Earth resistance detector
350 Reference voltage comparator 360 Relay switch
400 Power converter 500 control unit

Claims (12)

음극 및 양극 단자를 각각 포함하는 하나 이상의 태양전지모듈;
상기 태양전지모듈에서 생산된 전력을 변환하는 전력변환장치;
상기 전력변환장치 앞단에 구비되어 PID 보상 전압을 인가하는 PID 보상장치;및
상기 PID 보상장치를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 PID 보상장치는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 PID 보상장치를 선택적으로 연결/해제하는 PID 스위치를 더 포함하고,
상기 PID 보상장치는,
상기 하나 이상의 태양전지모듈에 동시에 상기 PID 보상 전압을 인가하고,
상기 태양전지모듈에서 발생하는 지락사고를 검출하는 지락검출장치를 더 포함하고,
상기 지락검출장치는 상기 제어부에 의해 제어되고,
상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치는 서로 상보적으로 동작하고,
상기 PID 보상장치 동작 중 상기 지락검출장치를 동작시켜 간헐적으로 태양광 발전시스템의 접지상태를 확인하고,
상기 지락검출장치 동작 중 상기 PID 보상장치를 동작시켜 상기 지락검출장치의 정상동작여부를 확인하고,
상기 지락검출장치는,
상기 태양전지모듈의 음극과 양극 양단 전압을 분압하는 제1분압저항 및 제2분압저항;
상기 제1분압저항 및 제2분압저항 사이의 공통중성점에 연결되는 접지저항;
상기 접지저항의 양단전압을 검출하는 접지저항검출부;
상기 접지저항검출부로부터 검출된 상기 접지저항의 양단전압과 기준전압값을 비교하여 지락사고 발생여부를 판단하는 기준전압비교부;및
상기 공통중성점과 상기 접지저항 사이에 구비되어 상기 지락검출장치를 필요에 따라 선택적으로 연결/해제할 수 있도록 하기 위한 릴레이스위치;를 포함하는, PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.One or more solar cell modules each including a negative electrode and a positive electrode terminal;
A power conversion device that converts the power produced by the solar cell module;
A PID compensation device provided in front of the power conversion device to apply a PID compensation voltage; And
Includes; a control unit for controlling the PID compensation device,
The PID compensating device further comprises a PID switch for selectively connecting/disconnecting the PID compensating device under control of the controller,
The PID compensation device,
Simultaneously applying the PID compensation voltage to the one or more solar cell modules,
Further comprising a ground fault detection device for detecting a ground fault occurring in the solar cell module,
The ground fault detection device is controlled by the control unit,
The PID compensation device and the ground fault detection device operate complementarily to each other,
During operation of the PID compensation device, the ground fault detection device is operated to intermittently check the grounding state of the solar power generation system,
During the operation of the ground fault detection device, the PID compensation device is operated to check whether the ground fault detection device operates normally,
The ground fault detection device,
A first voltage divider and a second voltage divider for dividing the voltage across the negative electrode and the positive electrode of the solar cell module;
A ground resistance connected to a common neutral point between the first and second voltage dividers;
A ground resistance detector for detecting a voltage across the ground resistance;
A reference voltage comparison unit that compares the voltage at both ends of the ground resistance detected by the ground resistance detection unit and a reference voltage value to determine whether a ground fault has occurred; And
A solar power generation system having a PID prevention function, including; 제1항에 있어서,
상기 PID 보상장치는 계통으로부터 전원을 공급받아 PID 보상 전압을 생성하는 전압생성부를 더 포함하고,
상기 전압생성부는 계통 전원을 입력받아 AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류회로부; 및
상기 정류된 DC전원을 승압하여 PID 보상 전압을 생성하는 승압회로부;를 포함하는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 1,
The PID compensation device further includes a voltage generator that receives power from the system and generates a PID compensation voltage,
The voltage generation unit receives the system power and rectifier circuit unit for rectifying AC power to DC power; And
A photovoltaic power generation system having a PID prevention function including; a boosting circuit unit for boosting the rectified DC power to generate a PID compensation voltage. 제2항에 있어서,
상기 PID 보상장치는,
각각의 태양전지모듈의 양극단자와 연결되어 과전압 또는 과전류를 방지하는 퓨즈; 및
상기 퓨즈와 연결되어 직류전류가 역으로 흘러 들어가는 것을 방지하는 역전류 다이오드;를 포함하고,
상기 퓨즈 및 역전류 다이오드는 순방향으로 구성되는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 2,
The PID compensation device,
A fuse connected to the positive terminal of each solar cell module to prevent overvoltage or overcurrent; And
Including; a reverse current diode connected to the fuse to prevent direct current from flowing in the reverse direction,
The fuse and the reverse current diode are configured in a forward direction, a solar power generation system having a PID prevention function. 제3항에 있어서,
상기 PID 보상장치는,
상기 퓨즈의 출력단 전압을 검출하여 상기 퓨즈의 소손 여부를 검출하는 퓨즈 소손 검출부;
상기 전압생성부 출력단의 전압을 검출하는 출력전압 검출부; 및
상기 전압생성부 출력단의 누설전류를 검출하는 누설전류 검출부;를 포함하는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 3,
The PID compensation device,
A fuse burnout detector configured to detect a burnout of the fuse by detecting a voltage at the output terminal of the fuse;
An output voltage detector configured to detect a voltage at an output terminal of the voltage generator; And
A photovoltaic power generation system having a PID prevention function comprising a; leakage current detection unit for detecting a leakage current of the output terminal of the voltage generation unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 태양전지모듈의 출력전압 또는 전류에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 1,
The control unit,
A solar power generation system having a PID prevention function for controlling the PID compensation device and the ground fault detection device according to the output voltage or current of the solar cell module. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
일출시간 또는 일몰시간에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 1,
The control unit,
A solar power generation system having a PID prevention function for controlling the PID compensation device and the ground fault detection device according to sunrise time or sunset time. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
일사량 및 온도에 따라 상기 PID 보상장치 및 상기 지락검출장치를 제어하는 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 1,
The control unit,
A solar power generation system having a PID prevention function for controlling the PID compensation device and the ground fault detection device according to the amount of insolation and temperature. 제3항에 있어서,
상기 PID 보상장치는 상기 태양전지모듈의 양극단자와 연결되어 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 3,
The PID compensation device is connected to the positive terminal of the solar cell module and has a PID prevention function. 제3항에 있어서,
상기 PID 보상장치는 상기 태양전지모듈의 음극단자와 연결되어 PID 방지 기능을 갖는 태양광 발전시스템.The method of claim 3,
The PID compensation device is connected to the negative terminal of the solar cell module and has a PID prevention function.
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