KR102242814B1 - 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 스트링 옵티마의 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마에 출력 전압을 자체적으로 부스팅하거나 바이패스하여 출력 전압이 다른 스트링 옵티마의 출력 전압보다 높으면 바이패스시키고, 다른 스트링 옵티마보다 출력 전압이 낮으면 출력 전압을 부스팅하여 다른 스트링 옵티마의 출력 전압과 맞춰 최적 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시키도록 하는 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마에 관한 것이다.

Description

균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마{STRING-OPTIMA HAVING POSSIBLE OUTPUT OPTIMAL EQUAL VOLTAGE}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 스트링 옵티마의 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마에 출력 전압을 자체적으로 부스팅하거나 바이패스하여 출력 전압이 다른 스트링 옵티마의 출력 전압보다 높으면 바이패스시키고, 다른 스트링 옵티마보다 출력 전압이 낮으면 출력 전압을 부스팅하여 다른 스트링 옵티마의 출력 전압과 맞춰 최적 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시키도록 하는 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은 높은 발전단가에 비해 전력 생산 효율이 낮은 단점이 있다. 그러나, 화석 에너지의 감소와 무공해라는 환경적인 요구가 증가함에 따라 현재에는 태양광 발전 효율 개선에 많은 연구가 진행되고 있다. 현재 태양으로부터 받은 에너지를 태양전지를 통해 변환할 수 있는 전기에너지의 비율은 전체 태양에너지의 약 15~20%에 불과하다.
구체적으로, 태양광 발전을 일으키는 태양전지(solar cell)의 출력은 매우 작으므로 필요한 출력을 얻기 위해, 태양전지를 여러 개를 직렬로 연결하여 태양전지 모듈(PV Module, PhotoVoltanic Module)을 구성하고 상기 태양전지 모듈을 다시 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양전지 어레이(PV Array)를 구성한다.
태양전지 어레이의 전압 크기는 직렬 연결된 태양전지 모듈 개수에 비례하며, 태양전지 어레이의 전류 크기는 병렬 연결된 선로의 개수에 비례한다.
한편, 태양광 발전 장치는 태양전지의 출력이 주변 환경에 따라 출력 값이 달라지기 때문에 여타의 발전 방식보다 안정적인 전기 공급이 어렵다.
다시 말하면, 태양광 발전 장치는 태양전지의 출력이 일사량, 온도, 구름 등의 주변 환경에 따라 전압과 전류가 비선형적으로 변화하는 특성을 가지고 있다.
이러한 태양전지의 낮은 효율 및 불안정한 전력공급을 개선하기 위해서는 태양전지 자체의 성능을 높여 효율을 개선하는 것이 가장 근본적인 대책이지만 현재까지의 기술로는 뚜렷한 개선이 어려운 실정이다.
그러므로 태양광 발전의 경쟁력을 높이기 위해서는 발전 장치의 성능을 높여 효율을 개선하는 것도 중요하지만, 태양광 발전의 효율을 유지하기 위해 최대 출력을 안정적으로 유지할 수 있는 시스템이 요구된다. 최대 출력을 생산하기 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking, 최대 전력점 추종) 제어가 필수적이다.
도 1은 종래 기술에 의한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
종래 기술에 의한 태양광 발전 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 태양전지(PV) 모듈(10)이 직렬과 병렬로 연결되어 이루어진 태양전지 어레이(10A)와, 접속반(30) 및 인버터(40)로 구성된다.
상기 태양전지 모듈(10)은 태양광을 DC 전력으로 변환하여 접속반(30)을 통해 인버터(40)로 전송하며, 상기 인버터(40)는 각 태양전지 모듈(10)을 통해 생성된 DC 전력을 계통에 연계할 수 있도록 AC 전력으로 변환해주는 역할을 한다.
여기서, 태양광 발전 장치의 용량에 따라 태양전지 모듈(10)이 직렬과 병렬로 연결되는데, 상기 태양전지 모듈(10)이 직렬로 연결되어 하나의 스트링(20, string)이 구성되고, 이들 스트링이 병렬로 연결되어 태양전지 어레이(10A)가 구성된다.
상기 접속반(30)은 스트링 옵티마와 역류 방지 다이오드를 포함하여 이루어지는데, 스트링 옵티마는 태양전지 어레이부(10A)의 전압을 취합하고, 상기 역류 방지 다이오드를 통한 복수의 태양전지 어레이(10A)로부터의 전력을 통합하여 인버터(40)의 입력단으로 공급한다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 태양광 발전 장치는 각 태양전지 모듈(10)로부터 생산된 전력을 상기 접속반(30)을 통해 상기 인버터(40)로 전송되고, 상기 인버터(40)에서 MPPT를 제어하여 발전하고 있다.
한편, 상기 MPPT 제어는 인버터(40)에서 이루어지는데, 태양광 발전 장치의 동작점으로 최대 전력점(MPP)을 자동으로 추적하는 기능을 수행한다.
그러나, 이러한 종래의 태양광 발전 장치는 인버터에서 MPPT 제어시 스트링 옵티마의 출력 전압이 서로 균등하지 않고, 이로 인해 효율이 상대적으로 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2013-0133413호인 태양광 발전 장치가 개시되어 있다.
상기 태양광 발전 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 태양광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양광 모듈(100); 상기 태양광 모듈로부터의 전기 에너지를 후단에 연결될 인버터의 동작을 위해 필요한 적절한 전압 레벨로 상승시키기 위한 부스터(210); 상기 부스터(210)와 병렬로 연결된 스위치부(220); 및 상기 부스터의 출력을 입력받아 전력 계통 등에 전달하기 위한 교류 전원으로 변환하기 위한 인버터(300)로 구성된다.
스위치부(220)는 상기 부스터(210)와 전기적으로 병렬 연결되어, 태양광 모듈(100)과 인버터(300) 사이의 2개의 경로를 형성한다.
그러나, 이러한 종래의 태양광 발전 장치는 단순히 부스터가 미동작시 스위치부를 동작시켜 에너지 손실을 방지할 뿐 균등한 전압을 출력하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0133413호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 스트링 옵티마의 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마에 출력 전압을 자체적으로 부스팅하거나 바이패스하여 출력 전압이 다른 스트링 옵티마의 출력 전압보다 높으면 바이패스시키고, 다른 스트링 옵티마보다 출력 전압이 낮으면 출력 전압을 부스팅하여 다른 스트링 옵티마의 출력 전압과 맞춰 최적 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시키도록 하는 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
복수의 태양전지 모듈과 복수의 태양전지 스트링으로 이루어지는 태양전지 어레이와, 복수의 스트링 옵티마가 구비되는 접속반 및 최대 전력점(MPP)을 자동으로 추적하는 인버터를 포함하는 태양광 발전 시스템에 사용되는 상기 스트링 옵티마로서, 각각의 상기 스트링 옵티마는, 상기 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마의 출력 전압이, 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압 이상이면 바이패스시키고, 최대 출력 전압 미만이면 출력 전압을 부스팅하여 상기 스트링 옵티마의 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 스트링 옵티마는 입력 전압(PVin) 입력단과 출력 전압(PVout) 출력단 사이에 설치되는 역류 방지 다이오드와; 상기 입력 전압(PVin) 입력단과 상기 역류 방지 다이오드 사이에 설치되어 입력 전압(PVin)을 부스팅시키거나 바이패스시키는 부스터부와; 상기 부스터부와 발진부 사이를 온오프시키는 스위치부와; 상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)과 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)을 비교하여 상기 스위치부를 온오프시키는 비교부와; 상기 부스터부의 출력 전압(PVout)과 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압을 비교하여 상기 부스터부의 출력 전압이 낮으면 부스팅 출력을 결정하고, 이에 따른 PWM 제어 신호를 출력하는 판단부; 및 상기 판단부의 PWM 제어 신호에 따라 PWM 펄스를 발생시켜 상기 스위치부를 통해 상기 부스터부로 출력하는 상기 발진부;를 포함한다.
여기에서, 상기 부스터부는 상기 발진부로부터 공급되는 PWM 펄스에 기초하여 입력 전압(PVin)을 부스팅시켜 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력한다.
여기에서 또한, 상기 비교부는 상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)이 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)보다 높으면 상기 스위치부를 오프시키고, 상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)이 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)보다 낮으면 상기 스위치부를 온시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마에 따르면, 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 스트링 옵티마의 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마에 출력 전압을 자체적으로 부스팅하거나 바이패스하여 출력 전압이 다른 스트링 옵티마의 출력 전압보다 높으면 바이패스시키고, 다른 스트링 옵티마보다 출력 전압이 낮으면 출력 전압을 부스팅하여 다른 스트링 옵티마의 출력 전압과 맞춰 최적 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래의 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마가 병렬 연결된 모습을 나타낸 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마가 병렬 연결된 모습을 나타낸 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마는 인버터(미도시)에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 추종 전압을 요청하면, 각각의 스트링 옵티마의 출력 전압이, 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압 이상이면 바이패스시키고, 최대 출력 전압 미만이면 출력 전압을 부스팅하여 상기 스트링 옵티마의 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력한다.
스트링 옵티마는 도 3에 도시된 바와 같이 역류 방지 다이오드(D)와, 부스터부(1)와, 스위치부(3)와, 비교부(5)와, 판단부(7) 및 발진부(9)로 구성된다.
역류 방지 다이오드(D)는 입력 전압(PVin) 입력단(PVin+)과 출력 전압(PVout) 출력단(PVout+) 사이에 설치된다.
부스터부(1)는 입력 전압(PVin) 입력단(PVin+)과 역류 방지 다이오드(D) 사이에 설치되어 입력 전압(PVin)을 부스팅시키거나 바이패스시키는 데, 발진부(9)로부터 공급되는 PWM 펄스에 기초하여 입력 전압(PVin)을 부스팅시켜 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력한다.
스위치부(3)는 부스터부(1)와 하기에서 설명할 발진부(9) 사이를 온오프시킨다. 이때, 스위치부(3)는 FET, IGBT, SCR와 같은 전력 스위칭 소자이다.
비교부(5)는 부스터부(1)로 입력되는 입력 전압(PVin)과 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)을 비교하여 스위치부(3)를 온오프시키는 데, 부스터부(1)로 입력되는 입력 전압(PVin)이 역류 방지 다이오드(D)의 출력단의 출력 전압(PVout)보다 높으면 스위치부(3)를 오프시키고, 부스터부(1)로 입력되는 입력 전압(PVin+)이 역류 방지 다이오드(D)의 출력단의 출력 전압(PVout-)보다 낮으면 스위치부(3)를 온시킨다.
판단부(7)는 부스터부(1)의 출력 전압(PVout+)과 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압값을 비교하여 부스터부(1)의 출력 전압(PVout+)이 낮으면 부스팅 출력을 결정하고, 이에 따른 PWM 제어 신호를 발진부(9)에서 출력한다.
발진부(9)는 판단부(7)의 PWM 제어 신호에 따라 PWM 펄스를 발생시켜 스위치부(3)를 통해 부스터부(1)로 출력한다.
이하, 본 발명에 따른 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
인버터(미도시)에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 추종 전압, 예를 들어 700V를 요청한다.
그러면, 비교부(5)는 부스터부(1)로 입력되는 입력 전압(PVin+)과 역류 방지 다이오드(D)의 출력단의 출력 전압(PVout+)을 비교한다.
이때, 역류 방지 다이오드(D)의 출력단에는 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압이 걸리게 되어 비교부(5)에서 이를 통해 비교한다.
즉, 입력 전압(PVin+)이 700V이고, 역류 방지 다이오드(D)의 출력단에 걸리는 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압(PVout+)이 700V인 경우 비교부(5)는 스위치부(3)를 오프시켜 부스터부(1)로 입력된 입력 전압(PVin+)을 그대로 바이패스시켜 출력한다.
그리고, 판단부(7)는 비교부(5)에서 스위치부(3)를 오프시키면 발진부(9)를 오프시킨다.
반대로, 입력 전압(PVin+)이 600V이고, 역류 방지 다이오드(D)의 출력단에 걸리는 출력 전압(PVout+)이 700V인 경우 비교부(5)는 100V의 차이에 따라 부스팅을 결정하여 스위치부(3)를 온시킨다.
이와 동시에 판단부(7)는 100V의 차이만큼 부스팅 출력을 결정하고, 이에 따른 PWM 제어 신호를 출력한다.
그러면, 발진부(9)에 판단부(7)의 PWM 제어 신호가 인가되어 PWM 펄스를 발생시키고, PWM 펄스를 스위치부(3)를 통해 부스터부(1)로 출력하면 부스터부(1)에서 100V의 차이만큼 입력 전압(PVin+)을 부스팅시켜 700V를 출력한다.
이로 인해 역류 방지 다이오드(D)의 출력단을 통해 700V의 전압이 출력되고, 이는 이웃하는 스트링 옵티마의 출력 전압인 700V와 동일하게 되어 결국 이웃하는 스트링 옵티마의 출력 전압과 동일한 최적 균등 전압을 출력한다.
따라서, 본 발명은 스트링 옵티마에서 최적 균등 전압을 출력하기 때문에 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 부스터부 3 : 스위치부
5 : 비교부 7 : 판단부
9 : 발진부 D : 역류 방지 다이오드

Claims (4)

  1. 복수의 태양전지 모듈과 복수의 태양전지 스트링으로 이루어지는 태양전지 어레이와, 복수의 스트링 옵티마가 구비되는 접속반 및 최대 전력점(MPP)을 자동으로 추적하는 인버터를 포함하는 태양광 발전 시스템에 사용되는 상기 스트링 옵티마로서,
    각각의 상기 스트링 옵티마는,
    입력 전압(PVin) 입력단과 출력 전압(PVout) 출력단 사이에 설치되어 출력단에 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압이 걸리는 역류 방지 다이오드와;
    상기 입력 전압(PVin) 입력단과 상기 역류 방지 다이오드 사이에 설치되어 입력 전압(PVin)을 부스팅시키거나 바이패스시키되, 외부로부터 공급되는 PWM 펄스에 기초하여 입력 전압(PVin)을 부스팅시켜 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력하는 부스터부와;
    전력 스위칭 소자로서 상기 부스터부와 발진부 사이를 온오프시키는 스위치부와;
    상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)과 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)을 비교하여 상기 스위치부를 온오프시키되, 상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)이 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)보다 높으면 상기 스위치부를 오프시키고, 상기 부스터부로 입력되는 입력 전압(PVin)이 상기 역류 방지 다이오드의 출력단의 출력 전압(PVout)보다 낮으면 상기 스위치부를 온시키는 비교부와;
    상기 인버터에서 MPPT 제어를 위해 MPP 추종에 따른 추종 전압을 요청하면, 상기 부스터부의 출력 전압(PVout)과 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압을 비교하여 각각의 스트링 옵티마의 출력 전압이, 병렬 연결되는 복수의 스트링 옵티마의 출력전압 중 최대 출력 전압 이상이면 바이패스시키고, 최대 출력 전압 미만이면 출력 전압을 부스팅하여 상기 스트링 옵티마의 최대 출력 전압과 동일한 균등 전압을 출력하도록 부스팅 출력을 결정하고, 이에 따른 PWM 제어 신호를 출력하여 다른 스트링 옵티마의 출력 전압과 맞춰 최적 균등 전압을 출력함으로써 스트링 옵티마의 효율을 극대화시켜 발전 효율을 향상시키는 판단부; 및
    상기 판단부의 PWM 제어 신호에 따라 PWM 펄스를 발생시켜 상기 스위치부를 통해 상기 부스터부로 출력하는 상기 발진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마.
  2. 삭제
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102412304B1 (ko) 2022-01-12 2022-06-23 박기주 태양광 발전 시스템의 리파워링 측정 장치 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR102412303B1 (ko) * 2021-07-30 2022-06-23 주식회사 스마트파워 전류값을 이용하여 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마, 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템
WO2022145907A1 (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 주식회사 스마트파워 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마, 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR20230100415A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 박기주 인버터 개시전압 이하의 저전압을 부스팅하는 스트링 옵티마 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR102580015B1 (ko) 2023-06-12 2023-09-19 주식회사 코텍에너지 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치 및 이를 이용한 차단 방법
KR102608835B1 (ko) * 2023-02-20 2023-12-01 박기주 복수의 bipv 패널들 각각의 전압차를 보정하는 bipv 시스템 및 그 방법
WO2023240978A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 阳光电源（上海）有限公司 一种光伏系统及其优化器组网方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130133413A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 엘에스산전 주식회사 태양광 발전 장치
KR101491744B1 (ko) * 2014-10-27 2015-02-11 파워에너텍 주식회사 고효율 장수명 태양광 발전용 인버터
US20200303924A1 (en) * 2015-11-19 2020-09-24 Sigmagen Inc. Multi-modal maximum power point tracking optimization solar photovoltaic system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7969133B2 (en) * 2008-05-14 2011-06-28 National Semiconductor Corporation Method and system for providing local converters to provide maximum power point tracking in an energy generating system
KR101425935B1 (ko) * 2011-10-17 2014-08-05 주식회사 케이디파워 태양광 발전 장치
KR20200142866A (ko) * 2019-06-13 2020-12-23 엘지전자 주식회사 모니터링 장치, 및 이를 구비하는 태양광 시스템
KR102242814B1 (ko) * 2020-12-31 2021-04-21 주식회사 엘파워 균등 전압 출력이 가능한 스트링 옵티마

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130133413A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 엘에스산전 주식회사 태양광 발전 장치
KR101491744B1 (ko) * 2014-10-27 2015-02-11 파워에너텍 주식회사 고효율 장수명 태양광 발전용 인버터
US20200303924A1 (en) * 2015-11-19 2020-09-24 Sigmagen Inc. Multi-modal maximum power point tracking optimization solar photovoltaic system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145907A1 (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 주식회사 스마트파워 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마, 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR102412303B1 (ko) * 2021-07-30 2022-06-23 주식회사 스마트파워 전류값을 이용하여 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마, 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR20230100415A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 박기주 인버터 개시전압 이하의 저전압을 부스팅하는 스트링 옵티마 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR102632879B1 (ko) * 2021-12-28 2024-02-05 박기주 인버터 개시전압 이하의 저전압을 부스팅하는 스트링 옵티마 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템
KR102412304B1 (ko) 2022-01-12 2022-06-23 박기주 태양광 발전 시스템의 리파워링 측정 장치 및 그 방법과, 이를 적용한 태양광 발전 시스템
WO2023240978A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 阳光电源（上海）有限公司 一种光伏系统及其优化器组网方法
KR102608835B1 (ko) * 2023-02-20 2023-12-01 박기주 복수의 bipv 패널들 각각의 전압차를 보정하는 bipv 시스템 및 그 방법
KR102580015B1 (ko) 2023-06-12 2023-09-19 주식회사 코텍에너지 이상 전류 시 태양전지의 스트링 별로 차단하는 기능을 갖는 스트링 옵티마 장치 및 이를 이용한 차단 방법

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